[发明专利]一种用于集成微型热电换能器件的装置与方法

说明书

本发明涉及半导体器件领域，具体涉及一种用于集成微型热电换能器件的装置与方法。该装置的减震支撑基座设有大理石支架和减震平台，大理石支架放置在减震平台上；显微识别定位系统固定在大理石支架和减震平台上，转移吸附系统固定在大理石支架上，供料器、基板样品台和控制器固定在减震底座，热电粒子和上电极基板放置在供料器上，下电极基板固定在基板样品台上；控制器通过数据线与显微识别定位系统、转移吸附系统和基板样品台的互连，并实现各部分的集中控制和联动过程。本发明可以成功将小尺寸的热电粒子以较高的定位精度转移到下电极基板上，实现P型和N型热电粒子的图形化排列，进而实现热电器件的电串联和热并联。

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，具体涉及一种用于集成微型热电换能器件的装置与方法。

背景技术

在众多新能源技术中，热电转换技术因可以利用生活生产中的各种废热发电而备受关注。同时，以可穿戴式、植入式为代表的新一代智能柔性微纳电子系统迫切需求开发微瓦-毫瓦级自供电技术，与一次和二次电池技术相结合，提高器件运行的稳定性和使用寿命。其中，热电材料器件可利用人体体温与周围环境的温差发电，成为便携式智能柔性电子器件自供电技术的有效解决方案。但是，诸如人体体表、电子元器件和芯片等分散式热源，其热源品质不高，且可利用尺寸均较小，因此对于热电技术的应用提出了微型化和高集成化的新要求。

另一方面，随着大数据、云计算、第5代移动通信、物联网以及人工智能等应用市场快速发展，汽车、能源、通信等垂直行业对光电子产品与服务的需求也必将进一步扩大，而光通讯激光器作为光纤传输模块的主要组件，其功耗和发热功率也随着传输速率的增加而不断提高。由于激光芯片发射的激光波长与工作温度成一定的线性关系，为了保障数据通讯的稳定性和高效性，需要保障激光波长在中心波长的±3.5nm的范围内工作，这就需要对其工作温度进行精确的控温，目前热电器件是唯一一种可以满足其需要，且可大规模产业化的控温模块。并且，目前的光通讯模块集成密度较高，体积较小，这就需要热电控温器件具有微型化、高效的特点。

目前，微型热电器件的产业化生产技术主要集中在美国、日本和俄罗斯等的数家公司，制作热电微型器件主要需要原材料生产技术、切割技术、集成转移技术和焊接技术。而目前，国内仅仅是切割技术可以满足制造需求，但对于未来更小尺寸的热电器件目前并无良好的解决方案，原材料生产技术、集成转移技术和焊接技术主要掌握在美国、俄罗斯、日本和乌克兰等国。国内的主要市场也由日本的Ferrotec和KELK Ltd.、美国的II-VIMARLOW、Phononic和TE Technolog,Inc.、俄罗斯的RMT等公司占据。国内的微型热电器件产业化生产技术处于起步阶段，没有实现大规模的量产，生产的自动化程度低、稳定性和制冷性能还有待大幅度提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于集成微型热电换能器件的装置与方法，利用上述装置可以实现器件尺寸小于10mm×10mm×5mm的微型热电器件，尤其对于热电微粒面内尺寸小于0.05mm×0.05mm、集成密度高的超微型热电器件，该转移装置和方法有利于样品的整体转移，可以实现自动化快速集成。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于集成微型热电换能器件的装置，该装置包括：减震支撑基座、显微识别定位系统、供料器、转移吸附系统、基板样品台、控制器，具体结构如下：

减震支撑基座设有大理石支架和减震平台，大理石支架放置在减震平台上；显微识别定位系统固定在大理石支架和减震平台上，转移吸附系统固定在大理石支架上，供料器、基板样品台和控制器固定在减震底座，热电粒子和上电极基板放置在供料器上，下电极基板固定在基板样品台上；控制器通过数据线与显微识别定位系统、转移吸附系统和基板样品台的互连，并实现各部分的集中控制和联动过程。