热电模块及其制造方法_3

文档序号:9617644阅读:来源:国知局
12a分别与所述下部热电模块360的 对应的η型半导体元件310b、312b接合。
[0085] 形成于所述上部绝缘基板302与所述下部绝缘基板304之间的热电半导体元件 部350的厚度实质上为所述ρ型半导体元件306a、306b、308a、308b或所述η型半导体元件 310a、310b、312a、312b 的厚度的 2 倍。
[0086] 并且,根据本发明的第二实施例的热电模块300还包括:第一电极部330a、330b, 形成于所述下部绝缘基板304的上部,用于将电流施加到所述热电模块300或者引出由所 述热电模块300产生的电动势;第二电极部334,形成于所述下部绝缘基板304的上部,用 于使所述下部热电模块360的ρ型半导体元件与η型半导体元件对306b与310b中的η型 半导体元件310b电连接于相邻的ρ型半导体元件与η型半导体元件对308b与312b中的 P型半导体元件308b ;第三电极部332a、332b,形成于所述上部绝缘基板302的下部,用于 使所述上部热电模块340的p型半导体元件与η型半导体元件对(306a与310a成对、以及 308a与312a成对)中的p型半导体元件306a、308a分别与对应的η型半导体元件310a、 312a相互电连接。
[0087] 所述接合部322、324、326、328由焊料接合材料形成,该焊料接合材料从由Sn、 Sn-Ag、Sn-Ag-Bi、Sn-Cu 以及 Sn-Ag-Cu 构成的组中选择。
[0088] 而且,所述下部热电模块360和所述上部热电模块340的p型半导体元件306a、 306b、308a、308b分别可包括一个以上的p型半导体元件薄膜层,所述下部热电模块360和 所述上部热电模块340的η型半导体元件310a、310b、312a、312b分别可包括一个以上的η 型半导体元件薄膜层。
[0089] 并且,所述下部热电模块360和所述上部热电模块340的ρ型半导体元件306a、 306b、308a、308b分别可包括一个以上的块体型p型半导体元件,所述下部热电模块360和 所述上部热电模块340的η型半导体元件310a、310b、312a、312b分别可包括一个以上的块 体型η型半导体元件。
[0090] 而且,根据本发明的第二实施例的热电模块300还包括:第一扩散防止部314b、 316b、318b、320b,形成于所述下部热电模块360的ρ型半导体元件306b、308b与所述接合 部322、326之间,以及形成于所述下部热电模块360的η型半导体元件310b、312b与所述接 合部324、328之间;第二扩散防止部314a、316a、318a、320a,形成于所述上部热电模块340 的P型半导体元件306a、308a与所述接合部322、326之间,以及形成于所述上部热电模块 340的η型半导体元件310a、312a与所述接合部324、328之间。
[0091 ]图3所示的根据本发明的第二实施例的热电模块300为2个图2所示的热电模块 200串联连接的结构的热电模块。然而,根据本发明的实施例的热电模块并不局限于此而可 以包括将m个图2所示热电模块200串联连接的热电模块。其中,m为3以上的整数。
[0092] 如果采用以上述方式构成的根据本发明的第二实施例的热电模块300,则分别使 用接合部322、324、326、328而将2个热电半导体元件306a与306b、310a与310b、308a与 308b、以及312a与312b进行接合,从而可以使热电半导体元件部350的厚度实质上成为2 倍。于是,可以使热电半导体元件部两端之间的温度差增大,从而可提高热电模块300的电 动势,据此可提高热电模块300的效率并改善其性能。
[0093] 并且,当热电模块300被使用为温度传感器时,可提高温度传感器的灵敏度。这种 结构的热电模块300还可以应用于非接触温度传感器、冷却以及发电应用领域。
[0094] 在本发明的第二实施例中,作为ρ型半导体元件306a、306b、308a、308b可使用 SbTe系列的半导体,作为η型半导体元件310a、310b、312a、312b可使用BiTe系列的半导 体,作为电极330a、330b、332a、332b、334可使用Cu、Al、Ni等物质,然而本发明的实施例并 不局限于此。
[0095] 图4a至图4d为表示用于制造图3所示热电模块300的方法的图,其为示出根据 本发明的一个实施例的热电模块制造方法的工艺截面图。
[0096] 首先,如图4a所示,在下部绝缘基板304的上部沿水平方向重复布置ρ型半导体 元件与η型半导体元件对(306b与310b成对、以及308b与312b成对),从而形成下部热电 模块360。
[0097] p型半导体元件与η型半导体元件对306b与310b中的η型半导体元件310b电连 接于相邻的P型半导体元件与η型半导体元件对308b与312b中的p型半导体元件308b。
[0098] 所述的形成下部热电模块360的步骤包括如下步骤:在所述下部绝缘基板304的 上部形成第一电极部330a、330b以及第二电极部334的步骤,该第一电极部330a、330b用 于将电流施加到所述热电模块300或者引出由所述热电模块300产生的电动势,该第二电 极部334用于使所述下部热电模块360的p型半导体元件与η型半导体元件对306b与310b 中的η型半导体元件310b电连接于相邻的p型半导体元件与η型半导体元件对308b与 312b中的p型半导体元件308b ;形成下部热电模块360的步骤,在所述第一电极部330a、 330b以及所述第二电极部334上沿水平方向重复布置p型半导体元件与η型半导体元件对 (306b与310b成对、以及308b与312b成对)而形成下部热电模块360。
[0099] 而且,在形成所述下部热电模块360之后,在所述下部热电模块360的p型半导 体元件306b、308b以及η型半导体元件310b、312b上还形成第一扩散防止部314b、316b、 318b、320b。
[0100] 然后,如图4b所示,在上部绝缘基板302的上部沿水平方向重复布置p型半导体 元件与η型半导体元件对(306a与310a成对、以及308a与312a成对)而形成上部热电模 块340,该半导体元件对包含相互电连接的p型半导体元件与η型半导体元件,并且将接合 部322、326、324、328形成于布置在所述上部热电模块340的ρ型半导体元件306a、308a以 及η型半导体元件310a、312a上,从而形成具有接合部的上部热电模块370。
[0101] 所述接合部322、324、326、328由焊料接合材料形成,该焊料接合材料从由Sn、 Sn-Ag、Sn-Ag-Bi、Sn-Cu 以及 Sn-Ag-Cu 构成的组中选择。
[0102] 并且,形成所述上部热电模块340的步骤包括如下步骤:将第三电极部332a、332b 形成于上部绝缘基板302的上部的步骤,该第三电极部332a、332b用于使所述上部热电模 块340的ρ型半导体元件与η型半导体元件对(306a与310a成对、以及308a与312a成对) 中的P型半导体元件306a、308a分别与对应的η型半导体元件310a、312a相互电连接;形 成上部热电模块340的步骤,在所述第三电极部332a、332b上沿水平方向重复布置ρ型半 导体元件与η型半导体元件对(306a与310a成对、以及308a与312a)而形成上部热电模 块 340。
[0103] 而且,在形成所述上部热电模块340之后,在所述上部热电模块340的ρ型半导 体元件306a、308a以及η型半导体元件310a、312a上还形成第二扩散防止部314a、316a、 318a、320a。
[0104] 然后,如图4c所示,将形成有接合部322、324、326、328的上部热电模块370翻转, 从而借助于所述接合部322、326、324、328而将形成有所述接合部的上部热电模块370的 P型半导体元件306a、308a分别与所述下部热电模块360的对应的ρ型半导体元件306b、 308b进行接合,并将形成有所述接合部的上部热电模块370的η型半导体元件310a、312a 分别与所述下部热电模块360的对应的η型半导体元件310b、312b进行接合,从而如图4d 所示地形成热电模块300。
[0105] 在以上述方式形成的热电模块300中,形成于所述上部绝缘基板302与所述下部 绝缘基板304之间的热电半导体元件部350的厚度实质上为所述ρ型半导体元件306a、 306b、308a、308b或所述η型半导体元件310a、310b、312a、312b的厚度的2倍。
[0106] 并且,所述下部热电模块360和所述上部热电模块340的p型半导体元件306a、 306b、308a、308b分别可包括一个以上的p型半导体元件薄膜层,所述下部热电模块360和 所述上部热电模块340的η型半导体元件310a、310b、312a、312b分别可包括一个以上的η 型半导体元件薄膜层。
[0107] 而且,所述下部热电模块360和所述上部热电模块340的ρ型半导体元件306a、 306b、308a、308b分别可包括一个以上的块体型p型半导体元件,所述下部热电模块360和 所述上部热电模块3
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