[发明专利]一种基于锚固效应提高n型碲化铋基热电元件金属化连接强度的方法

说明书

本发明公开了一种基于锚固效应提高n型Bi₂Te₃基热电元件金属化连接强度的方法，配置n型Bi₂Te₃基晶片表面处理剂，成分包括40～50％硫酸(体积)、1～2％硝酸(体积)、余量为水；将洁净的n型Bi₂Te₃基晶片浸入表面处理剂中进行表面刻蚀；再将经过刻蚀后的n型Bi₂Te₃基晶片浸入超纯水中进行超声；超声后的n型Bi₂Te₃基晶片通过电镀或化学镀方式进行金属化连接，镀层金属易与n型Bi₂Te₃发生锚定效应，其金属化连接强度得到提高；最后进行划片切割，得到较高金属化连接强度的Bi₂Te₃基热电元件。本发明使得n型Bi₂Te₃基晶片在电镀前具有较高的表面粗糙度，有利于和镍等镀层金属形成锚固效应，从而获得较高金属化连接强度的Bi₂Te₃基热电元件，并且对热电元件无任何物理损伤，可以提高产品合格率。

技术领域

本发明涉及热电器件领域，尤其涉及一种基于锚固效应提高n型Bi₂Te₃基热电元件金属化连接强度的方法。

背景技术

随着人类社会快速发展，不断地消耗着化石能源的同时对电力能源的需求却不断增加，能源枯竭与环境污染成为了全世界共同面对的两大难题。热电材料可以通过内部载流子的运动，实现热能与电能之间的自由转换，同时过程中具有无污染、无噪音和结构简单等特点，为解决能源和环境问题提供了新的思路与手段。另一方面，微电子技术的研究推动着信息时代的快速发展，物联网、智能可穿戴设备和5G通讯技术等前沿技术兴起。热电芯片凭借其灵活性、长效性、分散性等优势，在在微型机电系统、无线传感、智能可穿戴设备等领域更具有发展潜力更具有发展潜力。因此，推动热电芯片的小型化和微型化成为近些年来热电研究的重要趋势之一。

虽然微型热电半导体芯片(micro-TEC chip)具有很好的应用价值，但是其服役可靠性一直困扰着其产业化市场化。其中最重要的因素就是热电材料的表面和阻挡层的金属化连接强度差、接触电阻、接触热阻大，在长期的使用过程中会导致材料界面解离脱落、器件性能下降等问题。因此通常在热电材料镀阻挡层之前会对材料进行表面处理，除去材料表面氧化物的同时，增加材料表面的粗糙度和表面活性，从而使加工的金属层具有良好的金属化连接强度与热电性能。

对于传统常规器件的n型Bi₂Te₃基晶片表面处理通常包含两个步骤：表面预处理和电镀。传统的表面处理由于晶片厚度大可以采用喷砂的方式增加粗糙度，然后还需要先电弧喷涂预沉积一层镍，使电镀镍更易结合。而常规器件的n型Bi₂Te₃基晶片厚度在3mm左右，是微型器件所采用n型Bi₂Te₃基晶片的10倍，采用传统方法处理微型器件n型Bi₂Te₃基晶片会导致其破损，大大增加生产成本，因此急需寻找一种，适用于微型器件n型Bi₂Te₃基晶片表面处理新方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供提高n型Bi₂Te₃基热电元件金属化连接强度的方法，使得n型Bi₂Te₃基晶片在处理后具有一定的粗糙度和一致的取向，镀层金属易与n型Bi₂Te₃发生锚定效应，从而使其在电镀时有利于获得较高的镀层金属化连接强度。该方法对晶片无任何物理损伤，提高了热电元件产品合格率的同时大大节约生产成本，提高生产效率。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：