[发明专利]半导体热电器件及其制备方法

说明书

本公开提供一种半导体热电器件及其制备方法。半导体热电器件包括基板、多个热电粒子以及线路层，基板设有多个通孔；各热电粒子位于一个通孔中，各热电粒子直接在各通孔中由热电粒子的材料的粉末熔融凝固形成，各热电粒子的两端分别处于基板的两个表面；两个线路层直接形成在基板的两个表面并将多个热电粒子电连接，各热电粒子被两线路层完全封闭。所述半导体热电器件的制备方法包括：提供设有多个通孔的基板，在各通孔中填充并压实热电粒子的材料的粉末；熔融热电粒子的材料之后凝固以在各通孔中形成热电粒子，各热电粒子两端暴露；在基板的两个表面各直接形成一个线路层。由此，有利于半导体热电器件的小型化、微型化、甚至超微型化。

技术领域

本公开涉及半导体器件领域，尤其涉及一种半导体热电器件及其制备方法。

背景技术

现有半导体热电器件(Thermal Electric Cooler)一般包括两陶瓷线路基板以及位于两陶瓷线路基板之间的多个热电粒子，多个热电粒子通过焊料焊接于两陶瓷线路基板之间而彼此串联。其工艺实现通常包括以下步骤：步骤一，将半导体热电晶棒切割成片，经过打磨及镀层工序后，再切割成要求大小的热电粒子；步骤二，采用手动或排片机等方式将热电晶粒子摆放到其中一个陶瓷线路基板上，再将另一个陶瓷线路基板通过定位针或目测等方式与贴在前述一个陶瓷线路基板上的热电粒子进行对位，然后进行两陶瓷线路基板与多个热电粒子焊接。

在热电粒子的制造过程中，由于多次线切割和打磨，会造成材料利用率不高。同时，切出热电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。随着半导体热电器件进入超微型阶段，物理切割的方式因限于切割工艺而不利于小型化。同时超微型半导体热电器件对上下陶瓷线路基板和热电粒子的对位精度要求高，现有半导体制冷器件的制作工艺无法达到超微型半导体热电器件制作的要求。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本公开的目的在于提供一种半导体热电器件及其制备方法，其有利于半导体热电器件的小型化、微型化、甚至超微型化。

由此，在一些实施例中，一种半导体热电器件包括基板、多个热电粒子以及线路层，基板为耐热绝缘刚性隔热材料，基板开设有沿厚度方向贯通的多个通孔；各热电粒子位于对应一个通孔中，各热电粒子直接在各通孔中由热电粒子的材料的粉末熔融凝固形成，各热电粒子在对应通孔的两端分别处于基板的沿厚度方向的相反的两个表面处；两个线路层直接形成在基板的沿厚度方向的相反的两个表面并将多个热电粒子电连接，各热电粒子被两线路层完全封闭在对应的通孔中。

在一些实施例中，耐热绝缘刚性隔热材料为玻纤棉、玻璃棉或石棉。

在一些实施例中，行列布置的行之间和列之间的间距在0.1mm以下。

在一些实施例中，各线路层通过镀覆、图形转移、显影、蚀刻、再镀上镀层形成。

在一些实施例中，各热电粒子的两端面分别与基板的沿厚度方向的相反的两个表面齐平，或者各热电粒子的两端面处于通孔的两端内。

在一些实施例中，一种半导体热电器件的制备方法用于制备根据本公开所述的半导体热电器件，包括步骤：步骤一，提供开设有沿厚度方向贯通的多个通孔的基板，步骤二，在各通孔中填充并压实热电粒子的材料的粉末；步骤三，熔融各通孔中的热电粒子的材料之后凝固以在各通孔中形成热电粒子，各热电粒子在对应通孔的两端分别向基板的沿厚度方向的相反的两个表面暴露；步骤四，在基板的沿厚度方向的相反的两个表面各直接形成一个线路层。

在一些实施例中，步骤四为：在基板的沿厚度方向的一个表面镀覆面铜，之后进行线路图形转移，然后显影、蚀刻，完成该表面的线路制作，此后再对基板的沿厚度方向的另一个表面进行同样的处理。

在一些实施例中，在步骤三和步骤四之间还包括步骤：在步骤三之后且在步骤四之前，将多个通孔分组并从基板的厚度方向的一个表面切割至基板的厚度方向的另一表面，以分成多个单元；之后各单元执行步骤四。