[发明专利]可拉伸柔性热电器件及其制作方法有效
| 申请号： | 202110772041.2 | 申请日： | 2021-07-08 |
| 公开（公告）号： | CN113517384B | 公开（公告）日： | 2022-11-08 |
| 发明（设计）人： | 史尧光;吕晓洲;张维强;姚斌 | 申请（专利权）人： | 西安电子科技大学 |
| 主分类号： | H01L35/32 | 分类号： | H01L35/32;H01L35/02;H01L35/10;H01L35/08;H01L35/34 |
| 代理公司： | 西安知诚思迈知识产权代理事务所(普通合伙) 61237 | 代理人： | 何秀娟 |
| 地址： | 710126 陕西省*** | 国省代码： | 陕西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 拉伸 柔性 热电器件 及其 制作方法 | ||
1.可拉伸柔性热电器件，其特征在于，包括：热端可拉伸电极阵列（1）、热电块体阵列（2）、冷端可拉伸电极阵列（3）、超弹性体（4）；
热电块体阵列（2），包括阵列排布的多个热电块体对，每个热电块体对由一个P型热电块体和一个N型热电块体组成；P型热电块体和N型热电块体的形状和尺寸均相同；
热电块体阵列（2）通过热端可拉伸电极阵列（1）与冷端可拉伸电极阵列（3）组成串联或串并联结构；
热端可拉伸电极阵列（1），包括阵列排布的多个热端可拉伸电极；
冷端可拉伸电极阵列（3），包括阵列排布的多个冷端可拉伸电极；
热端可拉伸电极阵列（1）和冷端可拉伸电极阵列（3）中的可拉伸电极为相同片状结构的柔性覆铜板（5）；
每个可拉伸电极分为三个部分，两端为与P型热电块体或N型热电块体的热端或冷端底面形状相同的结构，中间为交错排列的缝隙结构；
超弹性体（4），用于热电块体阵列（2）的侧面封装。
2.根据权利要求1所述的可拉伸柔性热电器件，其特征在于，所述P型热电块体或N型热电块体的两端底面一端为热端底面，另一端为冷端底面，两端底面均依次镀一层镍层和一层锡层， P型热电块体的材料成分为Bi0.5Sb1.5Te3，N型热电块体的材料成分为Bi2Se0.5Te2.5。
3.根据权利要求1所述的可拉伸柔性热电器件，其特征在于，所述热电块体阵列（2）包括阵列排布的50个热电块体对，P型热电块体或N型热电块体的形状为长方体，底面为边长为1.2mm的正方形，高为2mm。
4.根据权利要求1所述的可拉伸柔性热电器件，其特征在于，所述柔性覆铜板（5）由柔性聚合物绝缘基底与铜导电层贴合组成，柔性聚合物绝缘基底贴合穿戴面，铜导电层用于连接热电块体对的热端底面，柔性聚合物绝缘基底与铜导电层的厚度相同。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的可拉伸柔性热电器件的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、热电块体制作：将区熔法成形的P型热电材料和N型热电材料分别通过线切割加工为多个规则形状的P型热电块体和N型热电块体；
步骤S2、热端可拉伸电极阵列（1）的制作与焊膏涂覆：采用水溶性胶带（6）与柔性覆铜板（5）的柔性聚合物绝缘基底贴合，再采用双面粘贴材料（7）将已采用水溶性胶带（6）粘贴的柔性覆铜板（5）粘贴在金属平板（8）上，采用冷光切割设备在柔性覆铜板（5）的铜导电层一面上按阵列排布方式切割加工多个热端可拉伸电极，形成热端可拉伸电极阵列（1）；将热端焊膏涂覆网版覆盖在热端可拉伸电极阵列（1）的上端，然后用金属刮刀将热端焊膏涂覆在热端可拉伸电极阵列（1）上；
步骤S3、热电块体定位以及与热端可拉伸电极阵列（1）焊接：将涂覆有焊膏的热端可拉伸电极阵列（1）的金属平板（8）固定在周边具有螺孔的底板上，加装定位螺柱与垫圈，制作热电块体定位板，热电块体定位板的开孔对应热电块体和定位螺柱的位置，并将多个N型热电块体和P型热电块体通过热电块体定位板交替放置在涂覆有焊膏的热端可拉伸电极阵列（1）上，N型热电块体和P型热电块体放置完成后，在热电块体上端加装盖板，将盖板与底板压紧，将装配压紧后的组件放入加热炉中并抽真空，在180℃的温度条件下焊接3分钟，待加热炉冷却后，将装配压紧的组件取出，拆下盖板、底板和热电块体定位板，完成可拉伸柔性热电器件的热端焊接；
步骤S4、冷端可拉伸电极阵列制作与焊膏涂覆：采用水溶性胶带（6）与柔性覆铜板（5）的柔性聚合物绝缘基底贴合，再采用双面粘贴材料（7）将已采用水溶性胶带（6）粘贴的柔性覆铜板（5）粘贴在金属平板（8）上，采用冷光切割设备在柔性覆铜板（5）的铜导电层一面上按阵列排布方式切割加工多个冷端可拉伸电极，形成冷端可拉伸电极阵列（3）；将冷端焊膏涂覆网版覆盖在冷端可拉伸电极阵列（3）的上端，用金属刮刀将冷端焊膏涂覆在冷端可拉伸电极阵列（3）上；
步骤S5、冷端可拉伸电极阵列（3）焊接：将粘贴在金属平板（8）上的冷端可拉伸电极阵列（3）涂覆有焊膏的一面对应热电块体阵列（2）中各热电块体的冷端底面位置放置；在金属平板（8）的上面加装盖板，将盖板与底板压紧，将装配压紧的结构放入加热炉中，抽真空，并在150℃的温度条件下焊接3分钟，完成可拉伸柔性热电器件的冷端焊接，待焊接冷却后拆下盖板与底板，得到未封装可拉伸柔性热电器件组件；
步骤S6、超弹性体封装：将双组分Ecoflex硅胶的两组分以1:1的质量比或体积比进行混合并充分搅拌，然后放入真空干燥箱中进行脱泡，注入填充未封装柔性热电器件组件的间隙，然后将注入填充超弹性体的可拉伸柔性热电器件放置在恒温加热箱中并在80℃~120℃下加热0.5h~1h，得到封装固化超弹性体的可拉伸柔性热电器件组件；
步骤S7、多余部分柔性覆铜板（5）去除：将封装固化超弹性体的可拉伸柔性热电器件组件在去离子水中浸泡，并揭去热端可拉伸电极阵列（1）与冷端可拉伸电极阵列（3）周围的多余柔性覆铜板（5），切除多余的超弹性体（4），得到所述可拉伸柔性热电器件。
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