[发明专利]一种利用玻璃模板制作热电器件的方法及热电器件

说明书

本发明公开一种利用玻璃模板制作热电器件的制作方法及热电器件，方法包括：步骤A、在无碱玻璃片上采用激光刻蚀法制备通孔阵列，得到玻璃模板；步骤B、在硅片表面沉积电化学沉积电极，得到基板；步骤C、将步骤A中玻璃模板贴附于步骤B中基板的电化学沉积电极上；步骤D、通过第一掩膜板，在步骤C中的通孔上通过电化学沉积方法交替沉积P型材料和N型材料，得到热电臂阵列；步骤E、抛光填充好材料的玻璃模板上下表面，得到表面平整的热电臂阵列；步骤F、通过第二掩膜板制作热电臂连接电极，将热电臂阵列串联，并封装成热电器件。本发明通过上述方法制作出具有高纵横比热电臂、高集成度的微型热电器件。

技术领域

本发明涉及微型元器件领域，尤其涉及一种利用玻璃模板制作热电器件的方法及热电器件。

背景技术

基于热电半导体材料的热电器件具有直接进行热能和电能相互转换的功能。典型结构（也称π型结构）的热电器件，它由热电臂阵列、金属电极、陶瓷基板等主要部分组成。交替规则排列的 p 型和 n 型半导体材料热电臂与金属电极以串联方式互联常被称之为热电堆的模块，并被组装在两片高热导率陶瓷板之间形成热电器件。热电器件是一种结构相对简单、无机械运动部件的全固态器件，随着高性能热电材料的开发，MEMS技术的快速发展，在诸如工业废热发电、汽车尾气废热发电、太阳光光热复合发电、微型移动能源、半导体制冷与控温等技术领域有着重要的应用。

热电模块的制作方法一般包括热电臂切割、阵列排布、焊接和封装等几个步骤，但是采用这种方法制作的热电模块，热电臂往往只能满足毫米尺寸。而微型器件要在更小的面积内到达所需的集成度，并同时具有足够的厚度来建立温差，因此微型热电臂需要有更高的长径比。热电堆制作的另一种方法是模板成型法，即先制作出具有竖直孔阵列的模板，然后利用热压烧结和物理气相沉积方法成型出热电堆。近年来在热电模块微型化的研究中却得到了广泛的应用和发展。这主要是因为：一方面，热电堆的一次成型工艺直接避开了热电臂阵列排布的难题；另一方面，模板的制作方法可以直接借鉴集成电路（IC）工艺和化学自组装技术，并与微型热电器件的重要应用领域——MEMS系统的集成工艺结合起来。对于填充模板的工艺，已从热压烧结和气相沉积等物理方法转向电化学沉积等液相化学方法。由于存在这种应用潜力，近年来Bi-Te等热电材料的电化学沉积制备工艺得到了广泛的关注，并取得一定的进展，其中也包括一些微模板填充工艺的研究。但是，热电半导体材料在大深度、高纵横比的亚毫米或微米级模板中的填充工艺仍是一个难题。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用玻璃模板制作热电器件的方法及热电器件，旨在解决现有制作方法制得的微型热电器件的集成度不高，微型热电器件的热电臂的长径比不高的问题。

本发明的技术方案如下：

一种利用玻璃模板制作热电器件的方法，其中，包括步骤：

步骤A、在无碱玻璃片上采用激光刻蚀法制备通孔阵列，得到玻璃模板；

步骤B、在硅片表面沉积电化学沉积电极，得到基板；

步骤C、将步骤A中玻璃模板贴附于步骤B中基板的电化学沉积电极上；

步骤D、通过第一掩膜板，在步骤C中的通孔上通过电化学沉积方法交替沉积P型材料和N型材料，得到热电臂阵列；

步骤E、抛光填充好材料的玻璃模板上下表面，得到表面平整的热电臂阵列；

步骤F、通过第二掩膜板制作热电臂连接电极，将热电臂阵列串联，并封装成热电器件。

所述的利用玻璃模板制作热电器件的方法，其中，所述步骤A中，所述无碱玻璃片的厚度为100~5000微米。