一种高温场合半导体发电器件及制作方法技术

本发明专利技术一种高温场合半导体发电器件及制作方法。解决现有热电发电器件不能适用于高温度发电场合，不能满足需求的问题。发电器件包括基板和设置在基板之间的半导体，半导体高度配置成第一高度范围，基板厚度配置成第一厚度范围，器件经过逐步预热、高温加热、逐步降温过程制作而成。本发明专利技术使得制作而成的半导体发电器的温度应用范围提高到180℃

【技术实现步骤摘要】
一种高温场合半导体发电器件及制作方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其是涉及一种高温场合半导体发电器件及制作方法。

技术介绍

[0002]热电半导体发电器件的工作原理是塞贝克效应(SEEBECK EFFECT)，即当两种不同的导体相连接时，如两个连接点保持不同的温差，则在导体中产生一个温差电动势ES＝S*
△
T。
[0003]热电器件可以将热能转换为电能。当热电器件两面存在温度差时，通过所谓的“塞贝克效应”，就可以产生电流。为了使这种类型的器件持续发电，需要有一个稳定的温差，因此这些器件往往和一些稳定的热源比如少量发电时用的丙烷或天然气、废热回收装置等结合在一起。这些产品经常应用在那些需要电能但太阳能不足或无法利用的偏远地区，比如近海工程、石油管道、遥感探测、汽车尾气回收利用、钢厂废热回收以及数据采集等场合。
[0004]现有的热电制冷器件由于半导体材料的特性，也可用于不同场合的温差，但是由于现有热电发电器件的材料和工艺的局限性、一般只能适用于热源低于180℃的发电场合。对于热源温度高于180℃的发电场合，现有热电发电器件不能满足需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术主要是解决现有热电发电器件不能适用于高温度发电场合，不能满足需求的问题，提供了一种高温场合半导体发电器件及制作方法。
[0006]本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种高温场合半导体发电器件制作方法，包括以下步骤：
[0007]基板进行锡膏印刷，组装成组件；
[0008]将组件进行逐级预热，
[0009]预热后进行高温加热，
[0010]加热后进行逐级降温，
[0011]逐级降温后进行冷却；
[0012]将焊接后组件进行清洗，将导线进行焊接。
[0013]本专利技术通过逐级预热，高温加热焊接，返回逐级降温的过程完成半导体的焊接，提高了产品的良品率和可靠性，使得制作出温度应用范围提高到180℃
‑
280℃的半导体发电器件，扩大了半导体发电器应用场合，提高了市场销售额。
[0014]作为一种优选方案，逐级预热包括进行一级预热和二级预热，所述一级预热温度设置为190
±
10℃，预热时间为60
±
10S，所述二级预热温度设置为270
±
15℃，预热时间为60
±
5S。
[0015]作为一种优选方案，加热温度高于二级预热温度，所述高温加热温度设置为350
±
15℃，加热时间为30
±
5S。
[0016]作为一种优选方案，逐级降温包括二级降温和一级降温，所述二级降温温度设置为270
±
15℃，加热时间为15
±
5S，所述一级降温温度设置为190
±
10℃，加热时间为40
±
10S。
[0017]作为一种优选方案，所述冷却时间≥2min。
[0018]作为一种优选方案，在组件四周设置密封材料密封。组件四周采用密封材料密封，放置内部半导体高温下氧化。
[0019]一种高温场合半导体发电器件，包括基板和设置在基板之间的半导体，其特征是：所述半导体高度配置成第一高度范围，所述基板厚度配置成第一厚度范围，器件经过逐步预热、高温加热、逐步降温过程制作而成。
[0020]作为一种优选方案，半导体配置第一高度范围为≥0.8mm，基板配置第一厚度范围为≥1.0mm。采用较高高度的半导体，一般越高越好，高度至少需要≥0.8mm，采用较厚厚度的基板，一般优选厚度≥1.0mm，以及减小高温下的热变形。
[0021]作为一种优选方案，正极导线与负极导线连接在同一基板上，正极导线与基板上半导体路径的P极连接，负极导线与半导体路径的N极连接。本方案将传统半导体发电器件正负极导线位置互换，冷热面位置也随之互换，原先导线连接的基板由吸热面变换为放热面，在放热面导线更不易受温度影响，提高产品温度应用范围。
[0022]作为一种优选方案，所述器件长宽尺寸配置为25
‑
60mm。
[0023]作为一种优选方案，半导体焊接的焊锡采用PbSnAg。采用高熔点焊锡PbSnAg，固态熔点285℃以上。
[0024]因此，本专利技术的优点是：采用更厚的基板、更高的半导体，采用高熔点锡焊，将正负导向焊接位置互换，通过逐级预热，高温加热焊接，返回逐级降温的过程完成半导体的焊接，使得制作而成的半导体发电器的温度应用范围提高到180℃
‑
280℃，扩大了半导体发电器应用场合，提高了市场销售额。
[0025]采用逐级预热、逐级降温制作过程，将半导体与两侧基板焊接更充分、更牢固，降低未焊、爬焊不良品比例，减少了锡珠飞溅的问题，提高了产品的良品率和可靠性，使得制作出温度应用范围提高到180℃
‑
280℃的发电器件。
附图说明
[0026]图1是本专利技术的一种制作流程图；
[0027]图2是本专利技术基板的一种结构示意图；
[0028]图3是本专利技术的一种侧视结构示意图。
[0029]1‑
基板2
‑
半导体3
‑
导线。
具体实施方式
[0030]下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。
[0031]实施例：
[0032]本实施例一种高温场合半导体发电器件，如图3所示，包括两个基板1和排列设置在基板之间的半导体2，两个基板分别为导线侧基板和非导线侧基板，在导线侧基板上连接有导线。
[0033]作为优选，高温场合半导体发电器件中半导体高度h配置为第一高度范围，第一高度范围为h≥0.8mm。两个基板配置厚度H配置为第一厚度范围，第一厚度范围为H≥1.0mm。器件的外形尺寸长L和宽W优选配置范围均为25
‑
60mm。导线侧基板上焊接的正负导线位置互换。器件半导体焊接锡焊采用PbSnAg。器件的四周采用密封材料密封。器件采用逐步预热、高温加热、逐步降温过程制作形成。
[0034]半导体高度h配置范围设定与发电功率相关，发电功率公式如下，
[0035][0036]其中，P
O
为发电功率，DT为温差，V
O
为发电输出电压，NT为发电产品总数量，S
M
为发电材料塞贝克系数，R
M
为发电产品总电阻；
[0037]由公式可知，发电功率P
O
与温差DT成平方关系，半导体高度越高，对应DT越大，试验数据如下：
[0038][0039][0040]根据试验和生产成本，优选半导体高度范围为h≥0.8mm。
[0041]基板厚度设定，基板采用瓷片，由于高温加热过程热变形较大，需要瓷片具有较大抗弯曲能力。抵抗弯距公式如下：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温场合半导体发电器件制作方法，其特征在于：包括以下步骤：基板进行锡膏印刷，组装成组件；将组件进行逐级预热，预热后进行高温加热，加热后进行逐级降温，逐级降温后进行冷却；将焊接后组件进行清洗，将导线进行焊接。2.根据权利要求1所述的一种高温场合半导体发电器件制作方法，其特征是逐级预热包括进行一级预热和二级预热，所述一级预热温度设置为190
±
10℃，预热时间为60
±
10S，所述二级预热温度设置为270
±
15℃，预热时间为60
±
5S。3.根据权利要求2所述的一种高温场合半导体发电器件制作方法，其特征是加热温度高于二级预热温度，所述高温加热温度设置为350
±
15℃，加热时间为30
±
5S。4.根据权利要求1所述的一种高温场合半导体发电器件制作方法，其特征是逐级降温包括二级降温和一级降温，所述二级降温温度设置为270
±
15℃，加热时间为15
±
5S，所述一级降温温...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨梅，阮炜，吴永庆，
申请(专利权)人：杭州大和热磁电子有限公司，
类型：发明
国别省市：