[发明专利]一种耐高温稳定的碲化铋基热电半导体发电器件及其制备方法

权利要求书

1.一种耐高温稳定的碲化铋基热电半导体发电器件，其特征在于，所述碲化铋基热电发电器件具备：

作为高温热端的光面绝缘陶瓷基板；

作为低温冷端的带金属图形的绝缘陶瓷基板；

位于冷热端绝缘陶瓷基板之间的碲化铋基p/n型元件；

作为低温端电极的导流铜片；

用于焊接冷端陶瓷与导流铜片的无铅焊料；

碲化铋基p/n型元件高温端喷涂的镍层和铝合金层；

作为高温端喷涂电极的锌喷涂层，该锌喷涂层喷涂在高温端镍层和铝合金喷涂层之上。

2.一种耐高温稳定的碲化铋基热电半导体发电器件的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)以制备好的p/n型热电晶棒为原料，切割成厚度大于0.6mm的p/n大片，将切好的p/n大片表面均匀镀上镍层，使热电晶片表面金属化，将金属化后的大片表面切割成底面0.6×0.6mm～6.0×6.0mm、高大于0.6mm的p/n型元件；

(2)准备用于制备碲化铋基热电半导体发电器件的多孔模腔和阻挡喷涂栅格；

(3)将带金属图形的冷面陶瓷板表面挂上无铅焊料，将导流铜片焊接在冷面陶瓷板的图形上；

将多孔模具放在覆上低温端电极的陶瓷基板上，将p/n型碲化铋基元件放入多孔模腔的孔中，p/n型碲化铋基元件上的表面金属化层与低温端电极上的无铅焊层相接触，采用隧道炉进行热焊，加热实现p/n型碲化铋基元件与低温端电极的良好焊接；焊接完取出多孔模具；

(4)在冷面陶瓷板上焊接有器件元件的元件间充填既易固化、又易清洗的工艺填充物，并置于与元件热面高度一致后进行固化；

固化后将p/n型碲化铋基元件热端表面的氧化层抛光至元件表面发亮；

在抛光面上盖上栅格作为阻挡层，采用电弧喷涂法在元件的高温端喷涂镍层和铝合金层使元件表面金属化；

在已喷涂镍层和铝合金层的元件表面上喷涂锌层作为高温端电极，将p/n型元件热端串联起来；喷涂结束将栅格阻挡层取下；

(5)将热端电极研磨至要求厚度后，清洗干净元件间的固化工艺填充物并晾干；

焊上引线，在热端白板陶瓷板上均匀涂抹导热膏，盖在热端喷涂电极上，对齐上下陶瓷板，四周用耐高温的导热硅脂封边，晾干，得到碲化铋基热电发电器件。

3.根据权利要求2所述的一种耐高温稳定的碲化铋基热电半导体发电器件的制备方法，其特征在于，所述无铅焊料为227℃Sn93Cu7或240℃Sn95Sb5中的一种。

4.根据权利要求2所述的一种耐高温稳定的碲化铋基热电半导体发电器件的制备方法，其特征在于，所述采用隧道炉进行热焊的隧道炉炉长为5m，热焊通过隧道炉的速度为0.25^±0.1m/min，隧道炉最高温区为320^±10℃～340^±10℃。

5.根据权利要求2所述的一种耐高温稳定的碲化铋基热电半导体发电器件的制备方法，其特征在于，所述用于制备碲化铋基热电发电器件的栅格选用厚1mm的耐高温板制作成栅格状作为喷涂的阻挡层。

6.根据权利要求2所述的一种耐高温稳定的碲化铋基热电半导体发电器件的制备方法，其特征在于，所述电弧喷涂选用0.4～0.6Kgs压力的电弧喷涂，在元件的高温端喷涂镍层和铝合金层的厚度为0.05mm，喷涂锌层的厚度为0.6mm-1mm。