专利名称：一种热电材料制成的铸板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种由可劈裂晶化热电材料制成的铸板，一种割自该铸板的长方形板条和一种制造该铸板的工艺方法，特别涉及一种宜被用来切割成装配在热电加热器/冷却器或温差电池中的热电芯片的模制热电材料。
在热电加热器/冷却器中，多个P型和N型半导体热电芯片交替地串联连接以形成一电路，电流流经该电路加热P型芯片和N型芯片的一面同时冷却P型芯片和N型芯片的另一面。常规技术中，这些芯片是从圆柱形热电材料坯上切割下来的。实践中芯片是通过首先将圆柱坯切割成圆盘，随后再沿两相互正交的竖直平面切割圆盘而形成的。然而，因为圆柱坯本身固有一些与晶化方向平行的垂直于圆柱体的顶部和底部的劈裂面，则对圆柱体的切削常常会导致材料的不良开裂从而使得圆柱体很难被完整无缺地切削成圆盘。由于这个原因，常常由不完整的圆盘或碎片制成芯片。所以，材料的太多损坏不可避免地要降低芯片生产的生产率。
同时，为了提高组装效率，已有人提议使用一种条形热电元件，该元件在与一向芯片输送电流的电路一同设置在一衬底上后可以被切割成多个独立的芯片。这种采用了条形元件的安装技术的优点在于因无需将每个芯片分别安置，更容易将多个芯片设置在衬底上，具有统一厚度和特性的芯片可以在衬底上按良好的秩序排列，相应地出现P型芯片和N型芯片排列错误的可能性大为减少。
然而在实践中，这种具有统一的长度、特性和充足的抗切割强度的条形元件基于上述原因，特别是因为坯体或切削出的圆盘本身就受劈裂面无规律定向扩展的影响，而不可能由上述常规圆柱坯切割形成。所以，人们非常希望能够制造出一种呈现具有统一定向劈裂面的层状结构的铸板，从而能将其成功地切割成条形元件，该条形元件随即可被切割为具有统一特性的多个独立芯片。
日本特许公开平1-202343中公开了一种可以有效地获得铸板的热电元件的连续模制造型法。然而，这种方法需要在固化前严格控制材料的熔融液态以获得具有统一特性的铸板。所以实际上很难采用这种方法制造铸板。即便可采用这种方法提供铸板，也不可能期望得到具有统一定向劈裂面的层状结构。
本发明针对上述不足提供一种由可劈裂晶化热电材料制成的新型铸板，一种割自该铸板，可在安装于一衬底上后再切割成热电芯片的长方形板条及制造该铸板的方法。铸板(10)具有相对的上下表面(11,12)，相对的纵向端面(13)和相对的侧面(14)。该铸板呈一种具有基本上平行的劈裂面(X1到Xn；Y1到Yn)的层状结构，并具有一晶化方向即基本上与纵向端面(13)垂直的晶粒生长方向。基本上出现在所说的相对端面中的全部劈裂面都被设置在相对于上、下表面呈不超过26.4°的第一劈裂角的方位上，基本上全部出现在侧面中的劈裂面都被设置在相对于上、下表面呈不超过10°的第二劈裂角的方位上。因为铸板的层状结构具有基本上与上下表面平行或呈一微小角度的平行劈裂面，所以铸板可以沿基本上与劈裂面垂直的破断面被成功地切割成长方形板条而不会引起材料的大量内层破裂。
最好是，由在纵向端面中出现的劈裂面的边限定的第一劈裂角不超过10°，而由在相对侧面中出现的劈裂面的边限定的第二劈裂角不超过5°。铸板这种层状结构可以产生一种机械强度、电物理特性和热物理特性的良好结合。
制造铸板的可劈裂热电材料被总地限定为具有Av-Bvi元素，这里Av和Bvi分别指从周期表的第Ⅴ族和第Ⅵ族中选择的物质。
铸板的层状结构可以包括一个具有第一平行劈裂面(X1到Xn)的第一层状基体(M1)和一个具有倾斜于第一劈裂面的第二平行劈裂面(Y1到Yn)的第二层状基体(M2)。由于这两个相互倾斜的、均沿相对于上下表面呈不超过10°的有限角度延展的劈裂面的形成，铸板的机械强度和钢度增加了，且同时具有上述优点。
这种结构的铸板被沿基本上与劈裂面垂直的破断面切割形成多个均具有相对顶面，底面(21,22)，相对侧面(23)和相对纵向端面(24)的板条(20)。该板条具有分别由平行破断面限定的相对侧面(23)，从而使板条在沿其整体长度方向的相对侧面之间具有一个统一的尺寸。劈裂面的各边出现在相对侧面中且基本平行地落在相对顶面、底面上。在每一个相对侧面(23)上至少形成一个导电层(25,26,27)。板条被用来切割成多个独立芯片(30)，同时其相对侧面中的一面被固定在一衬底(50)上。在此意义上，板条具有一个测自相对侧面之间也就是导电层(25)之间的高度(H)。因为切割时板条的相对侧面被固定在衬底上，相应得到的芯片也具有统一的高度。另外，因为切割又一次沿基本上与板条的劈裂面垂直的平面进行，所以板条可以被成功地切割成相应的芯片而不会产生任何实质性的断裂。
第一相对侧面(23)都是一个长度为相对端面之间距离(L)，宽度为顶面和底面之间距离(W)的长方形。导电层(25)限定一个电极以使电流流过芯片(30)且导电层(25)形成于每一个相对侧面(23)的中心部位并延展一个电极长度(E)，同时在每一个相对侧面的纵向端部留出空区(29)。该空区被合适的夹具夹住以将板条安装在衬底上。为了使空区具有必要的尺寸，以及使每单根板条至少形成两个芯片，则如当板条宽度为1.4mm时，板条长度(L)至少是其宽度的五倍，电极长度(E)至少是宽度(W)的两倍。
导电层(25)由选自包括Pb-Sn,Bi-Sn,Sb-Sn,Sn和Au的第一组的材料制成以限定一个用于将板条的接合面焊接外部电路的电极。第二和第三导电层(26,27)按此次序设置在上述导电层之上，以阻碍半导体材料组分的扩散。出于此目的，最里面的第三导电层(27)由选自包括Mo和W的第三组的可防止各组分形成合金的材料制成，同时，中间的第二导电层(26)由选自包括Ni和Al的第二组的，除可粘接第一和第三导电层外还可防止组分向板条外扩散的材料制成。另外，为了提高机械强度，第二导电层厚度远远大于第三导电层厚度。
上述铸板(10)利用造型模(60)制成，造型模(60)具有一平整空室(63)、在空室的一纵向端的一注入开口(64)和至少一个从空室的另一纵向端沿远离所说的空室的方向延展并终止于造型模内的一远端(76)的长槽(75)。铸板是这样制成的首先将熔融的半导体材料通过注入开口引入平整空室，并将熔融的材料通过细槽(75)深入远端。然后，熔融材料就可以在细槽的远端处开始晶化并将晶化沿剖面的长度朝着空室继续进行下去，从而空室内的材料由各个独立的游动者沿空室的纵向被持续晶化。结果，形成的铸板具有统一的晶粒生长方向和其中包含有多个基本上平行于铸板顶面和底面的劈裂面的层状结构。所以，劈裂面的边出现在铸板上相对侧面和端面上。通过此工艺，铸板具有层状结构从而可以被成功地切割成所需要的板条而不会引起内层断裂。也即，如此制造的铸板被沿基本垂直于劈裂面和晶化方向的破断面切割，以形成均具有分别由破断面限定的相对顶面、底面，相对端面和相对侧面的多根板条。
导电层(25)形成在板条(20)的每一相对侧面(23)上而为材料提供电极。然后板条即被切割成多个芯片(30)，每个芯片(30)在晶粒生长方向的相对端面上具有一对电极(25)。
本发明的这些及其它目的和优点将在下面结合附图对实施例的详细描述中更为明显。
图1为本发明的铸板的平面图；图2为图1在箭头A方向上的透视图；图3为由上述铸板切割成的板条的透视图；图4为支撑热电板条以在板条上附着一电极的框架的透视图；图5为形成有电极的热电板条的透视图；图6为显示在将热电板条安装在热电组件的衬底上后再将其切割成芯片的一种方式的透视图；图7为安装有多个芯片的热电组件的透视图；图8为切割自上述板条的芯片的透视图；图9为P型元件和N型元件的相邻芯片间的连接示意图；图10为用于制造上述铸板的造型模一部分的透视图；图11为用于制造铸板的上述模具及连带的加热器的结构的示意图；图12为在模具里形成的铸板的透视图；图13为图12中的铸板的顶面的示意图；图14为图12中的铸板的侧面的示意图；图15为晶化率沿模具的空室长度的变化表；图16为模具里一晶粒生长的示意图；图17为图16中沿17-17方向的局部剖视图；图18为图16中沿18-18方向的局部剖视图；图19为本发明的铸板的和常规热电板的劈裂面的第一劈裂角分布示意图；图20为本发明中的材料与常规热电材料的应力一延伸率的比较示意图；图21所示为本发明中的铸板和常规热电板的热电指数Z与断裂前最大延伸率之间的关系；图22为一带有应用于籽晶的夹具的改进模具的示意图。
参看图1和图2，图中所示为根据本发明得到的由一种可劈裂热电材料制成的铸板10。铸板10由P型或N型半导体制成，比如象Bi-Te-Sb-Se这样的Av Bvi型结晶材料，并具有相对的上下表面11和12，相对的纵向端面13和相对的侧面14。在本实施例中，铸板10的长度L1为45mm，宽度W1为41mm，厚度T为1.4mm。如图2所示，铸板10呈现一种在单晶或块晶之间的具有平行的劈裂面X1到Xn和Y1到Yn的层状结构。这些平行的劈裂面基本上平行于铸板10的顶面和底面并且基本上所有的出现在纵向端面13上的劈裂面都以相对于顶面和底面11和12不大于26.4°的很小的第一劈裂角(α,β)延展，而基本上所有的出现在侧面14上的劈裂面都以相对于顶面和底面11和12不大于10°的很小的第二劈裂角γ延展。
如图2所示，铸板的层状结构可包括一个具有第一平行劈裂面(X1到Xn)的第一层状基体M1和一个具有与第一劈裂面相交成一个很小的角度的第二平行劈裂面的(Y1到Yn)的第二层状基体M2。由于彼此相交的第一和第二层状基体的形成，对于铸板切割时施加的外力或使用材料过程中施加的热应力，铸板表现出一种增加了的机械强度和钢度。
利用模具(60)制造的(以下将进一步详述)铸板10被沿平行的破断面CP1和CP2(如图1中虚线所示)切割形成多个均具有由铸板10的顶面和底面限定的顶面和底面21和22，由破断面CP1限定的相对侧面23和由破断面CP2限定的相对纵向端面24的板条20。然后，每一个由铸板10切割成的板条20的相对侧面23上设置有三个导电层25,26和27，如图5所示，形成各自的电极25。这种设置是通过用框架35支撑多根板条20实现的，如图4所示，从而沿板条20的主长度方向连续地形成三层电极，只在板长20的一纵向端部留出空区29，如图5所示。三层电极由用以使板条20焊接外部电路的第一外层25，第二中间层26和第三最里层27构成。第一外层25利用由选自铅-锡(Pb-Sn)、铋-锡(Bi-Sn)、锑-锡(Sb-Sn)、锡(Sn)和铜(Cu)构成的一组的一种材料制成；第二中间层26由选自镍(Ni)和铝(Al)构成的第二组的一种材料制成；而第三最里层27则由选自钼(Mo)和钨(W)构成的第三组的一种材料制成。第二、第三层用于阻止半导体元件的组分扩散到第一层。由上述材料制成的第一层25也可防止由切割面限定的板条的相对侧面23的氧化。第二导电层26既可防止板条成分向外部扩散，又可固定第一、第三导电层。另外，第二导电层的厚度超过第三导电层以提高机械强度。
如图6、7和9所示，具有上述形式的电极25的P型和N型板条20通过将电极焊接载于陶瓷衬底50上的电路导线图40的端子接合区41形成，以构成一加热器冷却器组件。P型和N型板条按彼此交替的方式设置成数排，如图6所示。接着具有均匀间隔的切割片91的一切割机构90在垂直于板条长度方向上走刀以将每一板条20切割成多个独立芯片30。
然后，另一个具有相同电路导线图的衬底51通过焊接设置在芯片30上以实现与串联的数排P型和N型的芯片30电连接，如图9所示。导线图40具有可通过与其连接的串联的P型和N型芯片30馈电的电源端子42从而可在邻接衬底50的一表面上发热并冷却邻接另一衬底51的表面。板条20的纵向端P未形成电极的空区29被从组件中除去。然而，因在往衬底50上安设板条时，使用的夹具要夹在空区上，所以该空区29还是必要的。
这里应注意，因劈裂面基本上与铸板10的上下表面平行，沿与破裂面CP1和CP2相互垂直的方向切割铸板10时不大可能会沿劈裂面产生破裂。所以，极可能获得具有高屈服系数的统一长度的无缺陷板条20。还有由于将板条20切割成独立芯片30也是沿基本上垂直于劈裂面的破断面进行的，由此产生的芯片可以保持完整无损且形成一条可靠的热电电路。
因为板条20凭借电极25之一焊接模具的电路导线图40而被设置在组件上，所以它可以被表示为具有量自相对侧面23之间的高度(H)和量自相对顶面21和底面22之间的宽度(W)。用于上述组件的板条20最好具有长度约30-100mm，宽度0.5-2.0mm及高度约0.5-2.0mm。然而，考虑到上述板条20要被切割成至少两块方形平面结构的芯片30的目的，且必须留出空区29用于往组件上设置板条，则板条上的电极长度(E)至少应是板条宽度(W)的二倍，板条的总长度(L)至少应是其宽度(W)的五倍。当然这些尺寸只是最佳数值，而不应限制本发明的保护领域。
如图10和11所示，造型模60包括均由石墨制成的上压模61和下压模62以在两者之间限定一平整空室63。一注入开口64被开设在空室63的一径向端P的上压模61内以通过其向空室63内注入熔融的半导体材料。模具空室63被限定在相对的顶内平壁65和底内平壁66之间。在上下压模间还形成有一细长槽75，该细槽从空室63的另一纵向端沿远离空室63的方向延展并终止于一远端76。槽75具有用以与空室63连通的一个开口77。槽75朝向远端76的厚度要比其在开口77处的厚度窄，同时槽及空室沿宽度方向，也即图11中垂直于底面方向具有一个统一厚度。开口77的厚度δ为0.2mm，远远小于数值为1.44mm的空室厚度t。除了开口厚度δ要远远小于空室厚度t(δt)以外，槽75的长度Ls值的选定也要满足下列表达式。以使铸板取得所需要的层状结构。例如，槽长度选定为7mm。在上述表达式和用于提供所需的层状结构的精确机制之间的关系尚不明了，但上述关系都是在实验中获得的。
熔融的材料首先被注入空室63，然后受压通过槽75深入远端76,tan-1(δ/Ls)＜7°同时将原始注入的惰性气体通过模型接合线排出。模型被保持在高于材料的熔点的温度下直到熔融的材料充满槽75和空室63。例如通过将第一、第二加热器81和82分别设置在邻接远端76和邻接空室63的相对径向端处，同时将第三、第四加热器83和84分别设置在造型模60的上方和下方，使之保持在550℃至620℃之间。然后，至少加热器81和82中的一个受控产生一个朝向远端76低于开口77处的温度差以使材料晶化首先在远端76处开始，并沿槽75的长度发展。也即，材料首先在远端76处结晶而为后续的晶化提供一籽晶位置。然后，源于此籽晶位置的晶化受控使之首先以一相对较高的速率进行，随后再以一低速率进行以获得邻近开口77的晶粒度约为2-5mm。正在被晶化的材料的晶粒如图16所示。其后，经控制在邻近开口77的晶带内即空室63左手端沿造型模60的厚度方向形成一温度差，从而朝向晶带底部的温度低于紧邻着开口77的晶带的顶部的温度，以使该晶带内的材料的晶化能够沿造型模的厚度方向即形成铸板的方向进行。晶带自开口77起长度约3mm，并沿造型模60的宽度延展过41mm宽。材料在此3mm长的晶带内沿造型模的厚度方向晶化约超过两小时。
在这沿造型模厚度的晶化过程中，控制一个或多个加热器沿空室63的长度方向产生基本上不变化的温度分布以维持沿该方向的晶化。结果是，结晶的晶带被赋予一个材料的晶化由其开始并沿空室63的长度方向进行的叠层的原始形式，以对应于对空室长度方向的材料晶化的连续控制向多层结构提供其所需要的基本平行的劈裂面。在后续晶化中，材料以28mm/h这一低速率进行晶化从而在约16小时内全部晶化为晶粒度达大约10-45mm。在此结合中应注意的是要控制加热器，使其在上述晶化过程中不会沿空室的宽度方向也就是铸板的宽度方向产生大的温度差。
尽管我们尚不能充分解释出一个精确的机制，但由造型模60制出的铸板10具有如前所述的层状结构，参照图1至3。然而这里我们假定两点是至关重要的在紧邻开口77的槽75内有必要形成足够大的晶粒度；邻近空室63内开口77的结晶带内的材料的晶化应在造型模的厚度方向进行，且优先于在空室长度方向的晶化。不管怎样，作为始于远端并通过槽75的晶化的结果及实现在邻近开口77的结晶带内沿造型的厚度方向进行晶化的控制的结果，后续的晶化沿基本与空室63的顶内壁65和底内壁66平行的方向扩展以产生基本平行于铸板10的顶面和底面的劈裂面。在上述晶化过程中，控制加热器81-84以产生一个在晶化沿空室63的长度方向进行中发生变化的晶化速率，如图15所示。
对于这样模制形成的铸板，应确保基本上全部劈裂面都具有等于或小于7°的第一劈裂角和等于或小于5°的第二劈裂角，如图19(图中只显示了第一劈裂角)中实线①所示，与之相对照的是图19中代表其中所有的劈裂角都均匀分配的常规热电板的虚线③。当然铸板具有破裂前达0.6％的延伸率，如图20中①所示，与之相对照的是常规板的延伸率仅为0.25％，如图③所示。还有，可测知本发明中的铸板具有3700-6700MPa的减小的杨氏模量，这说明该铸板的硬度提高了，而常规板的杨氏模量达7700-18000MPa。再有，如图21中圆点所示，我们测知本发明中的铸板具有大于或等于2.7×10-3K-1的较大的热电指数Z与破裂前其最大延伸率达到至少0.5％所结合的良好特性。热电指数Z定义为Z=α2δ/K式中，α是温差电动势系数(伏特/开尔文)，δ是导电率(S/m),K是导热率(W/m-K)。相反，常规热电板具有一种破裂前热电指数Z增加和最大延伸率减小的趋势，如图21中的三角所示，所以常规板在这两方面不具有良好性能。我们假定这些缺陷是由于常规板所具有的其中劈裂面以不同的角度随机设置的结构所造成的。相反，由于本发明的铸板具有其中劈裂面如前所述被统一定向排列的层状结构，所以即使热电性能增强，它也会具有一个断裂前最大延伸率的优良值。
然而，可测知等于或小于26.4°的第一劈裂角如图19中的实线②所示和等于或小于10°的第二劈裂角就足以适宜于铸板的所需用途了，且通过对加热器的大体控制和对槽的粗略设计就可得到。考虑到过程效率和铸板的期望性能的结合，等于或小于10°的第一劈裂角和等于或小于5°的第二劈裂角更佳。当然，第一和第二劈裂角很小时可期望铸板具有优良的性能。
将铸板10从造型模60中取出后，沿图1中的破断面CP1和CP2切割成板条20以设置倾斜端部。由板条20切割成的芯片30经受在电极之间沿晶化方向的电流，芯片的热电性能取决于晶化方向。因为晶化沿基本与空室63长度相同的方向进行。由铸板10切割成的板条20能够在板条的整个长度上具有统一的热电特性，从而由板条20切割成的独立芯片30也能具有统一热电特性，相应可形成可靠的热电电路组件。
尽管上述实施例使用了一单个槽75，实际也可以使用沿造型模厚度方向设置的多个槽。另外，一个或多个籽晶可以被设置在槽的远端，而不是通过使材料结晶形成。在这种情况下，造型模60还形成有一个小凹陷78，与槽75的远端76连通以接收籽晶在里面，如图22所示。籽晶可以通过熔融材料在上述形成模板的过程中形成并保留在凹陷78内为后续过程所用。使用籽晶79时，最好在相当长时期内使籽晶与新熔融的材料充分接触而不是迅速地使远端材料晶化。
权利要求
1.一种由可劈裂晶化热电材料制成的铸板(10)，所述铸板具有基本平行的相对的上下表面(11,12)，相对的纵向端面(13)和相对的侧面(14)，其特征在于，所述铸板呈现一种具有基本上平行的劈裂面(X1到Xn；Y1到Yn)的层状结构，基本上全部出现在所述相对端面的所述劈裂面都被设置在相对于所述上、下表面呈不超过26.4°的第一劈裂角的方位上，基本上全部出现在所述侧面中的劈裂面都被设置在相对于所述上、下表面不超过10°的第二劈裂角的方位上。
2.如权利要求1所述铸板(10)，其特征在于，所述第一劈裂角不超过10°，所述第二劈裂角不超过5°。
3.如权利要求1所述铸板(10)，其特征在于，该铸板具有一基本上垂直于所述纵向端面(13)和基本上平行于所述相对的上、下表面(11,12)的晶化方向。
4.如权利要求1所述铸板(10)，其特征在于，所述可劈裂热电材料被总的限定为具有Av-Bvi元素，其中Av和Bvi分别指从周期表的第Ⅴ族和第Ⅵ族中选择的物质。
5.如权利要求1所述铸板(10)，其特征在于，所述铸板表现为在断裂前的最大延伸率至少是0.5％，而热电指数Z至少是2.7×10-3K-1，其中Z由下式定义Z=α2δ/K，式中，α是温差电动势系数(伏特/开尔文)，δ是导电率(S/m)，K是导热率(W/m-K)。
6.由如权利要求1到5中任一条所述的铸板(10)切割成的板条(20)，其特征在于所述板条(20)具有相对顶面和底面(21,22)，相对侧面(23)和相对纵向端面(24)，所说的相对侧面(23)由所述铸板(10)沿其切割形成所述板条(20)的破断面限定所述板条的相对侧面上分别形成有至少一个导电层(25,26,27)。
7.如权利要求6所述的长方形板条(20)，其特征在于每一个所述相对侧面(23)都是长度为相对纵向端(24)间距离(L)和宽度为所述顶面和底面(11,12)之间距离(W)的长方形，所述导电层(25)限定一个电极且形成于每一个所述相对侧面(23)的中心部位并延展一个电极长度(E)，同时在每一个所述相对侧面(23)的纵向端部留出空区(29)，所述电极长度(E)至少是所述宽度(W)的二倍，而所述长度(L)至少是所述宽度(W)的五倍。
8.如权利要求6所述的长方形板条(20)，其特征在于所述的一导电层(25)是由选自包括Pb-Sn,Bi-Sn,Sb-Sn,Sn和Au的第一组的一种材料制成的，另一导电层(26)由选自Ni和Al构成的第二组的一种材料制成并设置在所述一导电层的下方，又一导电层(27)由选自Mo和W构成的第三组的一种材料制成并设置在所述另一导电层(26)的下方。
9.如权利要求1至5中任一条所述的铸板(10)的制造过程，其特征在于所述过程要使用造型模(60)，它具有一平整空室(63)、在所述的空室的一纵向端的注入开口(64)、和至少一个从所述空室的另一纵向端沿远离所述的空室的方向延展并终止于所述造型模内的一远端(76)的细长槽(75)，所述的过程包括步骤如下将熔融的半导体材料通过所述注入开口(64)引入所述平整空室(63)并通过所述槽(75)深入所述远端(76)使所述熔融材料在所述远端(76)开始结晶并将晶化沿槽(75)的长度进行下去，从而使所述空室(63)内的材料的晶化基本上沿所述纵向进行以使在所述空室内形成的晶化铸板具有所述晶化方向；从所述空室中取出所述晶化铸板。
10.如权利要求1至5中任一条所述的铸板(10)的制造过程，其特征在于所述过程要使用造型模(60)，它具有一平整空室(63)、在所述的空室的一纵向端的注入开口(64)、和至少一个从所述空室的另一纵向端沿远离所述的空室的方向延展并终止于所述造型模内的一远端(76)的细长槽(75)，所述的过程包括步骤如下将熔融的半导体材料通过所述注入开口(64)引入所述平整空室(63)并通过所述槽(75)深入所述远端(76)；使所述熔融材料在所述远端(76)开始结晶并将晶化沿槽(75)的长度进行下去，从而使所述空室(63)内的材料的晶化基本上沿所述纵向进行以使在所述空室内形成的晶化铸板具有所述晶化方向；从所述空室中取出所述晶化铸板(10)，并沿垂直于所述晶化方向将所述铸板(10)切割成多个细长的长方形板条(20)，该板条(20)具有相对顶面和底面(21,22)、相对侧面(23)和相对纵向端(24)，所述相对侧面由所述铸板被切割成所述板条所沿的平面限定。
11.如权利要求1至5中任一条所述的铸板(10)的制造过程，其特征在于所述过程要使用造型模(60)，它具有一平整空室(63)在所述的空室的一纵向端的注入开口(64)、和至少一个从所述空室的另一纵向端沿远离所述的空室的方向延展并终止于所述造型模内的一远端(76)的细长槽(75)，所述的过程包括步骤如下将熔融的半导体材料通过所述注入开口(64)引入所述平整空室(63)并通过所述槽(75)深入所述远端(76)；使所述熔融材料在所述远端(76)开始结晶并将晶化沿槽(75)的长度进行下去，从而使所述空室(63)内的材料的晶化基本上沿所述纵向进行以使在所述空室内形成的晶化铸板具有所述晶化方向；从所述空室中取出所述晶化铸板；并沿垂直于所述晶化方向将所述铸板(10)切割成多个细长的长方形板条(20)，该板条(20)具有相对顶面和底面(21,22)、相对侧面(23)和相对纵向端(24)，所述相对侧面由所述铸板被切割成所述板条所沿的平面限定。分别在所述板条的所述相对侧面形成导电层(25)；及将具有所述导电层(25)的所述板条(20)切割成多个芯片(30)，每个芯片(30)具有一对形成于所述晶粒生长方向的相对端上的所述导电层上的电极(25)。
12.如权利要求9所述的制造过程，其特征在于，所述槽(75)具有一个在沿所述空室(63)的厚度的一端开向所述空室(63)的开口(77)。
13.如权利要求9所述的制造过程，其特征在于，所述槽(75)具有一个开向所述空室(63)的开口(77)，且所述槽(75)具有一个朝向所述远端(76)处窄于所述开口(77)处的厚度。
全文摘要
由可劈裂热电材料制成的铸板(10)呈现一种具有多个劈裂面的层状结构,基本上所有的劈裂面都被设置在相对于上、下表面呈一小劈裂角的方位上。该铸板能沿基本垂直于劈裂面的破裂面被成功地切割成板条(20)而不会引起实质性内层破裂。电极(25)在由破裂面限定的板条的相对侧上形成。板条的一个电极固定在一衬底上,并被切割成数个独立芯片(30)。因为切割是沿也是基本垂直于板条的劈裂面的平面方向进行的,所以板条可被成功地切割成相应的芯片而不会引起任何实质性破裂。铸板由具有一模制空室和从空室延展至模内一远端的槽的造型模制成。在熔融的材料充满空室也充满槽内后,材料从槽的远端沿槽开始晶化并沿基本相同方向发展,从而使铸板形成层状结构。
文档编号H01L35/32GK1216162SQ98800020
公开日1999年5月5日 申请日期1998年1月8日 优先权日1997年1月9日
发明者前川展辉, 贝洛·梅西姆维基 申请人:松下电工株式会社, 克莱思特有限公司