[发明专利]一种通过沉积金锡焊料组装的TEC及制备方法

说明书

本发明公开了一种通过沉积金锡焊料组装的TEC及制备方法，包括上基板和下基板，上基板下表面设有连接片，下基板2上表面设有连接片，上基板和下基板之间均匀排布有若干个晶粒。方法包括：在晶圆表面覆盖金锡焊料处理；对处理好的晶圆切割成晶粒；将晶粒排布在基板上；将排布好的晶粒的TEC整体通过焊接炉实现焊接。上述技术方案利用电镀方法在基板表面或者晶片表面沉积一层金锡焊料，能够获得焊接性能优越的焊料层，直接进行晶片和基板间的焊接，无须额外使用预成型焊片或焊膏，并且相对于耗时且步骤繁琐的常规方法，能够对金锡层的厚度进行良好的控制，实现晶体与基板间的牢固准确的焊接。

技术领域

本发明涉及TEC热电制冷器制作领域，尤其涉及一种通过沉积金锡焊料组装的TEC及制备方法。

背景技术

TEC(Thermoelectric cooler)热电制冷器又称半导体制冷器，当直流通过两种不同的导电材料回路时，结点上将产生吸热或放热现象，称为珀尔贴效应。TEC热电制冷器即是利用了珀尔贴效应以实现制冷或制热，它具有制冷、制热速度快，无噪声，无污染，制冷、制热控制灵活方便、体积小、重量轻等特点，因而得到了广泛应用。一种典型的TEC单级热电制冷器，由二片分别是P型和N型的半导体材料构成，当一正向电流作用于N型半导体时，电子从P型半导体移到N型半导体，因此热量被吸收，温控面的温度降低，热量通过热沉向周围散发，热能的迁移量与TEC供电电流成正比。改变电流方向从热沉输入，则将热量从热沉转移到温控面，从而使温控面的温度升高。在小体积的温控领域如激光二极管、红外焦平面器件和IC等，TEC是优先选择的温控制冷器件。

带有热电制冷器温控功能的激光器在行业应用中有着先天的优势，主要的技术在于产品的温度控制，传统的TEC使用时采用银胶粘贴的工艺，工艺简单，但是导热效率以及可靠性方面远远不如金锡焊料。带有金锡焊料的TEC性能优于普通的TEC，但是其焊接方法较为复杂，工艺实现过程有困难。

中国专利文献CN111360357B公开了一种“双面金锡焊料的热电制冷器的焊接装置与方法”。采用了焊接装置包括盖板、支架、压板、固定块、转接块、壳体、加热台、力矩弹簧、压力滑块和压力块；焊接时，将带有双面金锡焊料的热电制冷器放入激光器管壳中，将电板放置在热电制冷器上；通过固定块的位置固定，锁住压板，压力滑块通过压缩力矩弹簧给压力块压力，从而实现压力块压紧电板，保证热电制冷器与电板和激光器管壳的完全接触，旋转两个盖板至闭合，使壳体内的整个焊接空间密闭，然后加热焊接即可。技术方案仅优化加热焊接过程，并未对常规金锡焊料应用方式的不便。

发明内容

本发明主要解决原有的技术方案应用金锡焊料的方式难以控制金锡层厚度的技术问题，提供一种通过沉积金锡焊料组装的TEC及制备方法，利用电镀方法在基板表面或者晶片表面沉积一层金锡焊料，能够获得焊接性能优越的焊料层，直接进行晶片和基板间的焊接，无须额外使用预成型焊片或焊膏，并且相对于耗时且步骤繁琐的常规方法，能够对金锡层的厚度进行良好的控制，实现晶体与基板间的牢固准确的焊接。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种通过沉积金锡焊料组装的TEC，包括：

上基板，用于实现冷端吸热，与连接片相连；

下基板，用于实现热端放热，与连接片相连；

晶粒，用于实现热电势的传导，经过金锡焊料与连接片相连；

金锡焊料，用于实现晶粒与连接片的连接和热电势的传导；

连接片，用于通电发生吸热和放热现象。

作为优选，所述的晶粒为长方体，晶粒上表面和下表面设有金锡焊料。在通直流电时，晶粒将热电势从冷端传递到热端，实现冷端的降温。