[发明专利]具有镂空结构基底的穿戴式温差发电器及其制作方法

权利要求书

1.一种具有镂空结构基底的穿戴式温差发电器，其特征在于：从穿戴面向外，依次包括柔性印刷电路板(1)、热电块体阵列(3)和冷端铜导电片(4)；热电块体阵列(3)的热端面通过中温焊料与柔性印刷电路板(1)的铜电极上表面连接，热电块体阵列(3)的冷端面通过低温焊料与冷端铜导电片(4)的下表面连接；热电块体阵列(3)具有m行，m为偶数、且m≥2，每行含有四对以上尺寸和个数均相同的P型和N型热电块体，热电块体阵列(3)通过热端柔性印刷电路板(1)的铜电极和冷端铜导电片(4)组成串联或串并联结构；

所述柔性印刷电路板(1)具有镂空结构(2)，镂空结构(2)的数量根据设计需要的热电阵列行数、热电块体个数与尺寸而定。

2.用于权利要求1所述的一种具有镂空结构基底的穿戴式温差发电器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据穿戴场合与外部驱动器件的工作要求，确定温差发电器热电块体对数n和P、N型热电块体的尺寸，将成形好的P型和N型热电材料分别切割成n个P型和N型热电块体，且n≥8；热电块体与柔性印刷电路板的铜电极和冷端铜导电片焊接的两个端面均镀镍镀锡；

2)制作具有镂空结构的柔性印刷电路板和焊料涂覆网版，所述网版开孔位置与柔性印刷电路板的铜电极位置对应，对无铅的中温焊料充分搅拌后，采用丝网印刷工艺用金属刮刀将中温焊料通过焊料涂覆网版刮涂在柔性印刷电路板上；

3)将涂覆有中温焊料的柔性印刷电路板固定在具有螺孔的底板上，底板加装定位螺柱和垫圈；制作热电块体定位板，所述定位板上开孔分别对应热电块体和定位螺柱位置，将热电块体定位板通过定位螺柱覆盖在柔性印刷电路板上；将n个N型热电块体和n个P型热电块体通过热电块体定位板交替放置在柔性印刷电路板上已涂覆焊料的位置；

4)在裸露的n个N型热电块体和n个P型热电块体上端加装盖板，盖板对应螺柱位置开有圆孔，螺柱通过圆孔伸出，用螺帽将盖板与底板压紧，将装配压紧后的结构放入加热炉中并抽真空，进行焊接；待真空炉冷却后，将装配夹紧的结构取出，去除盖板与热电块体定位板，得到温差发电器热端部分；

5)制作冷端铜导电片，打磨抛光，去掉表面的油污与氧化层，采用三维打印加工冷端铜导电片模具，模具中开有与热电块体位置对应的定位槽，将冷端铜导电片放置在定位槽中，并用聚酰亚胺胶带粘结固定；

6)采用步骤2)相同的丝网印刷工艺涂覆低温焊料；

其中步骤2)~ 4)和步骤5)~ 6)同时进行，或分开先后进行；

7)将冷端铜导电片涂覆低温焊料的一面对应冷端部分的热电块体裸露的一面放置；在冷端铜导电片粘贴聚酰亚胺胶带的一侧加装盖板，盖板对应螺柱位置开有圆孔，螺柱通过圆孔伸出，用螺帽将盖板与底板压紧，将装配压紧的结构放入加热炉中，抽真空，进行焊接；

8)冷却后去除盖板与底板；采用乙醇溶液浸泡去除聚酰亚胺胶带，得到穿戴式温差发电器。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述柔性印刷电路板基底材料为聚酰亚胺，N型热电块体材料为掺杂碲化铋基热电材料，P型热电块体材料为掺杂碲化铋基热电材料。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述热电材料成形工艺为区熔、热压或放电等离子烧结，热电块体切割工艺为线切割。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述温差发电器的焊料涂覆厚度为0.05 ~0.15 mm。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述温差发电器的焊接在真空加热炉中进行。

7.根据权利要求2或6所述的方法，其特征在于：所述中温焊料为Sn_96.5Ag₃Cu_0.5，焊接温度为260℃，焊接时间为3分钟；低温焊料为Sn₄₈Bi₅₂，焊接温度为180℃，焊接时间为3分钟。