[实用新型]一种微型热电器件

说明书

本实用新型涉及半导体器件领域，具体为一种微型热电器件。该热电器件包括底部基板、顶部基板和热电单元，热电单元位于底部基板和顶部基板之间，底部基板通过其上的电极层和焊接涂层与热电单元的底部连接，顶部基板通过其上的电极层和焊接涂层与热电单元的顶部连接。利用掩膜沉积技术在底部基板和顶部基板上沉积图案化的电极层和焊接涂层，将热电单元模板、N型或P型热电片依次叠于底部基板上，利用汇聚飞秒激光对其切割，使N型或P型热电单元落入模板上的定位孔洞内，与焊接涂层接触；盖上顶部基板，通过加热实现热电器件的电连通。该热电器件将模板法和飞秒激光微纳精准加工技术相结合，可以实现高集成密度的微型热电器件。

技术领域

本实用新型涉及半导体器件领域，具体为一种微型热电器件。

背景技术

在众多新能源技术中，热电转换技术因可直接利用日常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。而热电材料，因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。这就对热电技术的应用提出了微型化和高集成化的新要求。然而，热电合金由于其本征脆性，传统的制作热电器件的方法很难实现微型化、高集成密度、高精度和有良好性能表现的热电器件，大批量的制作目前更没有可行性的解决方案。

目前，对于微型热电器件的研究还处于实验室阶段。一般采用物理气相沉积和电化学沉积的方法制备微型薄膜热电器件。物理气相沉积法需要通过繁杂的光刻、显影技术。制备的薄膜热电器件性能较好，但过程复杂，成品率低，薄膜应力较大；电化学沉积方法简单，但制备的薄膜热电器件性能较差，发电功率密度仅为nW～μW/cm²，远不能满足实际使用要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种微型热电器件，该热电器件将模板法和飞秒激光定位精准切割相结合，可以实现高集成密度的微型热电器件，并且可以实现热电器件的小批量生产目的，对利用微型低品质热源的废热回收发电和微小发热单元精准制冷控温均有较大的应用前景。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种微型热电器件，该热电器件包括底部基板、顶部基板和热电单元，热电单元位于底部基板和顶部基板之间，底部基板通过其上的电极层和焊接涂层与热电单元的底部连接，顶部基板通过其上的电极层和焊接涂层与热电单元的顶部连接。

所述的微型热电器件，底部基板的顶部设置有图案化的电极层和焊接涂层，其中：电极层沉积于底部基板的顶部、焊接涂层沉积于电极层的顶部；顶部基板的底部设置有图案化的电极层和焊接涂层，其中：电极层沉积于顶部基板的底部、焊接涂层沉积于电极层的底部。

所述的微型热电器件，底部基板完全的贴合于热源表面，作为热电器件的热端；顶部基板贴合于散热源或悬空，作为热电器件的冷端。

所述的微型热电器件，热电单元分为N型热电单元和P型热电单元，N型热电单元和P型热电单元呈图案化排布于底部基板和顶部基板之间。

所述的微型热电器件，N型热电单元和P型热电单元沿横向和竖向均呈间隔排列；底部基板上，每个电极层和焊接涂层与一个N型热电单元和一个P型热电单元连接为一组；顶部基板上，每个电极层和焊接涂层与底部基板上相邻两组之间的一个N型热电单元和一个P型热电单元连接为一组。

本实用新型设计思路如下：