[发明专利]一种热电制冷片及其制造方法

说明书

本发明涉及半导体器件领域，具体涉及一种热电制冷片及其制造方法。本发明的热电制冷片，包括至少一对通过导电材料连接的热电偶对，所述热电偶对的P型/N型半导体分别由镀覆于开有通孔的绝缘绝热基板上的P型/N型半导体热电材料构成，其中镀覆于基板上的P型/N型半导体热电材料包括镀覆于通孔內缘的部分及位于基板表面上且与镀覆于通孔內缘的部分相连的部分。本发明的热电制冷片，相比于现有的热电制冷片采用热电材料半导体粒联结的方式，其具有制作工艺简单、成本低、热电材料选择范围广的优点，且传热效率低，可以有效阻断热端的热向冷端传递，克服了热电制冷材料导电和传热的矛盾瓶颈。

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，具体涉及一种热电制冷片及其制造方法。

背景技术

半导体制冷片，也叫热电制冷片，是一种热泵。它的优点是没有滑动部件，应用在一些空间受到限制，可靠性要求高，无制冷剂污染的场合。利用半导体材料的Peltier效应，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，可以实现制冷的目的；反之两面有温差则能发电。

现有的热电制冷片，其结构通常是由许多N型和P型半导体之颗粒互相排列而成，而N/P之间以一般的导体相连接而成一完整线路，通常是铜、镍或其他金属导体，最後由两片陶瓷片像夹心饼乾一样夹起来。此种类型的热电制冷片，存在如下不足：一是制造工序复杂、成本高；二是受到结构的限制，制冷效率很难进一步提升；三是受到材料本身导热系数的影响，无法使用硅等半导体材料。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种热电制冷片，以克服现有热电制冷片的不足。

为了解决上述问题，本发明采用了如下技术方案：

一种热电制冷片，包括至少一对通过导电材料连接的热电偶对，所述热电偶对的P型/N型半导体分别由镀覆于开有通孔的绝缘绝热基板上的P型/N型半导体热电材料构成，其中镀覆于基板上的P型/N型半导体热电材料包括镀覆于通孔內缘的部分及位于基板表面上且与镀覆于通孔內缘的部分相连的部分。

进一步的，所述绝缘绝热基板上的通孔开设为多个，其中一部分通孔对应于P型半导体，另外一部分通孔对应于N型半导体，两种半导体通过导电材料并联或串联连接构成导电回路。

进一步的，所述导电材料为镀覆于绝缘导热基板上的具有一定厚度和分布规律的金属膜，所述金属膜的形状和位置对应于所述绝缘绝热基板上的P型/N型半导体的位置，使得所述的镀覆有半导体热电材料的开孔绝缘绝热基板夹设于两片镀有所述金属膜的绝缘导热基板中间时，该绝缘绝热基板上的P型/N型半导体构成并联或串联的回路。

进一步的，镀覆于绝缘绝热基板上的P型/N型半导体热电材料位于基板表面的部分上还镀有隔断材料，并通过焊锡与绝缘导热基板上的金属膜固定焊接；

或者，镀覆于绝缘绝热基板上的P型/N型半导体热电材料位于基板表面的部分直接通过导电银胶与金属膜粘接。

进一步的，所述绝缘绝热基板的材料包括但不限于PEEK塑料，真空玻璃微珠改性塑料或绝热陶瓷。

进一步的，所述P型/N型半导体热电材料包括但不限于碲化铋，硅或硅锗合金。

进一步的，镀覆于所述绝缘绝热基板上的P型/N型半导体热电材料与基板之间还镀有一层导电金属材料，所述导电金属材料镀覆的区域与P型/N型半导体热电材料镀覆的区域相同。

进一步的，本发明提供的热电制冷片，镀覆于绝缘绝热基板上的P型/N型半导体热电材料包括镀覆于通孔內缘的部分及位于基板表面上且与镀覆于通孔內缘的部分相连的部分，且位于基板表面上的部分的P型/N型半导体热电材料交替镀覆为多层。