[发明专利]一种半导体热电器件及其制备方法

说明书

本发明属于半导体制冷器件领域，公开了一种半导体热电器件及其制备方法，本发明将半导体热电材料粉末在高真空环境下熔融，直接嵌入到耐高温基板的M*N个孔里，形成了带有M*N个热电粒子的模块，使得带有热电粒子的半导体热电模块可作为一个整体一次性贴装到陶瓷基板上，制备得到的半导体热电器件。本发明所述半导体热电器件的热电材料是封装在耐高温基板里面，不直接与空气接触，增加材料的可靠性和寿命，所述方法相较现行机械切割的方式，会大大提高半导体热电材料利用率；相较于现有的将半导体晶粒用排布机或人工夹取一个个贴到陶瓷板的方式，大大的提高了效率，降低了工艺难度。

技术领域

本发明属于半导体制冷器件领域，具体涉及一种半导体热电器件及其制备方法。

背景技术

现有半导体制冷器件一般包括陶瓷基板和半导体晶粒，其中，N对（N为自然数）半导体晶粒夹在两块陶瓷基板之间，并通过焊料焊接在陶瓷基板上。其制作工艺实现通常包括以下步骤：

步骤一：将半导体晶棒切割成片，经过打磨及镀层工序后，再切割成要求大小的半导体晶粒。

步骤二：手动或排片机等方式将半导体晶粒子摆放到下陶瓷片上，再将上陶瓷通过定位针或目测等方式与贴在下陶瓷上面的半导体粒子进行对位，然后进行焊接。

以上半导体晶粒的制作方式，由于多次线切割和打磨，会造成材料利用率不高。同时，切出粒子的外形尺寸不规则，尺寸一致性差，会增加后面焊接工序的难度。随着半导体制冷进入超微型阶段，物理切割的方式，限于切割工艺，不利于小型化。同时超微型半导体制冷器件对上下陶瓷和晶粒的对位精度要求高，现有半导体制冷器件的制作工艺无法达到超微型半导体制冷器件制作的要求。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种半导体热电器件，该半导体热电器件的热电材料是封装在耐高温基板里面，不直接与空气接触，材料的可靠性和寿命大大增加。

本发明的另一目的在于提供一种半导体热电器件的制备方法。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种半导体热电器件，所述半导体热电器件包括上陶瓷基板、下陶瓷基板和半导体热电模块，所述半导体热电模块主体为一块耐高温基板，所述耐高温基板上设有M*N个贯穿的通孔，所述M，N为自然数；所述通孔内填充有半导体热电材料，在耐高温基板的上表面和下表面的通孔处分别形成M*N个金属焊盘，所述金属焊盘表面镀有镀层，所述耐高温基板的上表面和下表面的金属焊盘通过焊料分别与上陶瓷基板和下陶瓷基板贴装。

进一步的，金属焊盘大小与通孔一致。

进一步的，所述通孔的形状为圆形、三角形、四边形、其它多边形中的一种。

进一步的，所述半导体热电材料为碲化铋，碲化铅，硅锗合金等，优选为碲化铋，具体为N型碲化铋材料和P型碲化铋材料。

进一步的，所述镀层为镍/金、银、锡中的一种。其中，镍/金表示为先镀一层镍层，再在镍层表面镀金层，

进一步的，所述上陶瓷基板和下陶瓷基板与半导体热电模块上表面、下表面的金属焊盘分别相对的位置设有相适配的金属焊盘。

进一步的，所述上陶瓷基板的金属焊盘之间设有电路，所述下陶瓷基板上的金属焊盘之间设有电路，所述半导体热电材料连通所述上陶瓷基板与下陶瓷基板的电路，形成电流通路。

本发明还公开了一种半导体热电器件的制作工艺，具体包括以下步骤：

S1.准备上陶瓷基板、下陶瓷基板和耐高温基板，在耐高温基板上按一定间距钻M*N个贯穿孔；

S2.将半导体热电材料粉末填入步骤S1所得贯穿孔内并压实，置于在高温真空炉中，升温使半导体热电材料为熔融状态后，冷却到常温，在孔内形成M*N个预定形状半导体热电晶粒，磨平耐高温基板的上、下表面，在耐高温基板的上表面和下表面分别形成M*N个金属焊盘；