[发明专利]一种中高温热电发电器件的焊接集成技术与制具

权利要求书

1.一种中高温热电发电器件的焊接集成技术，其特征在于，包括如下步骤：

步骤①，将N/P型中高温热电材料进行烧结；

步骤②，表面处理：将烧结后的N/P型中高温热电材料按照设计高度加工并双面抛光，然后对抛光面进行表面处理；

步骤③，连接层沉积：对步骤②中表面处理后的材料的上下表面沉积金属连接层；

步骤④，颗粒切割：将步骤③中上下表面沉积好连接层的材料按照设计尺寸切割成热电发电器件所用的热电颗粒；

步骤⑤，丝网印刷：将焊膏采用丝网印刷技术均匀涂抹在中高温热电发电器件的上、下基板上，所述均匀涂抹为均匀涂抹在上、下基板的金属电路层上；

步骤⑥，定位组装：按顺序将印刷焊膏的下基板、N/P型中高温热电材料单臂颗粒、印刷焊膏的上基板依次放入焊接模具中；

步骤⑦，焊接：真空加压钎焊，即得到所述中高温热电发电器件。

2.根据权利要求1所述的焊接集成技术，其特征在于，步骤①中，所述N/P型中高温热电材料为适用温度在300℃以上的热电材料；

优选地，所述N/P型中高温热电材料选自方钴矿基中高温热电材料、半赫斯勒合金基中高温热电材料、PbTe基中高温热电材料、Mg₂Si基中高温热电材料、Mg₃Sb₂基中高温热电材料中的任一种；

优选地，所述烧结可以采用放电等离子烧结或热压烧结；

优选地，所述烧结的烧结压力在50-100MPa，烧结时间5-30分钟；烧结致密度95％以上。

3.根据权利要求1所述的焊接集成技术，其特征在于，步骤②中，所述表面处理选自喷砂粗糙化、弱酸腐蚀和等离子体表面处理中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的焊接集成技术，其特征在于，步骤③中，所述沉积选自磁控溅射沉积、等离子喷涂沉积和电沉积中的一种或多种，所述金属选自Ni、Cr、Mo和W中的至少一种；

优选地，所述金属连接层的厚度为100nm-50μm。

5.根据权利要求1所述的焊接集成技术，其特征在于，步骤⑤中，所述焊膏选自CuAgZn基焊膏、CuAgTi基焊膏、Ni基焊膏、Al基焊膏、纳米Ag焊膏和纳米Cu焊膏中的任一种；所述焊膏的颗粒尺度为10nm-50μm，粘度为10K-2000KPa.S。

6.根据权利要求1所述的焊接集成技术，其特征在于，步骤⑦中，所述焊接的温度为400-1000℃，所述真空为真空度≤10Pa或惰性气体保护，所述加压钎焊的压力为0.1-25MPa。

7.根据权利要求1-6任一所述的中高温热电发电器件的焊接集成技术在电子封装领域中的应用。

8.一种中高温热电发电器件的焊接集成技术的焊接制具，其特征在于，用于权利要求1-6任一所述的中高温热电发电器件的焊接集成技术，包括热电发电器件和焊接模具，所述热电发电器件包括上基板、下基板和热电单元；所述焊接模具包括上底座和下底座；

所述上基板贴合于上底座的下表面，所述下基板贴合于下底座的上表面，所述热电单元排布于所述上基板和下基板之间。

9.根据权利要求8所述的中高温热电发电器件的焊接集成技术的焊接制具，其特征在于，所述热电单元由权利要求1中所述的热电颗粒组成，包括N型热电粒子和P型热电粒子，所述N型热电粒子和P型热电粒子沿横向和竖向间隔排布于所述上基板和下基板之间；

优选地，所述N型热电粒子和P型热电粒子的尺寸在0.2mm×0.2mm×0.5mm～10mm×10mm×30mm之间；

优选地，所述上底座和所述下底座均为石墨底座，所述上底座和所述下底座的尺寸为10mm-5000mm，所述下底座上设置有热电偶孔。

10.根据权利要求8所述的中高温热电发电器件的焊接集成技术的焊接制具，其特征在于，所述中高温热电发电器件的焊接集成技术的焊接制具还包括定位单元，所述定位单元包括定位孔、定位杆和用于定位所述热电颗粒的定位网板，所述定位孔包括设置于所述上底座上的第一定位孔、所述定位网板上的第二定位孔和所述下底座上的第三定位孔，所述定位杆由上而下通过第一定位孔、第二定位孔和第三定位孔将上底座、定位网板和下底座固定组装；

优选地，所述上基板和所述下基板的金属电路层上均匀印刷有焊膏，所述焊膏选自CuAgZn基焊膏、CuAgTi基焊膏、Ni基焊膏、Al基焊膏、纳米Ag焊膏和纳米Cu焊膏中的任一种；所述焊膏的颗粒尺度为10nm-50μm，粘度为10K-2000KPa.S。