[发明专利]一种间距可控的热电臂阵列的制备方法

说明书

本发明提供了一种间距可控的热电臂阵列的制备方法，其采用一体化制备策略，引入可重复使用的可拆卸‑脱模的模具以及绝缘层，通过调控绝缘层的厚度和放置数量，并借助施加外力进行辅助，对半导体/绝缘体复合热电薄片及热电臂阵列进行间距和对齐排列控制。所制备得到的半导体/绝缘体复合热电薄片及热电臂阵列间距可控，阵列排列规整，满足后续上/下电极制备需求，同时可提高制备效率和成品率，为器件的量产和产业化奠定了基础。

技术领域

本发明涉及热电器件制造技术领域，具体涉及一种间距可控的热电臂阵列的制备方法。

背景技术

热电器件在温差或施加电位作用下其内部的载流子发生定向迁移，从而实现热能与电能之间的相互转换，用于发电或制冷。目前，商业化的热电器件采用块体热电材料，其制备过程涉及热电臂粒子的加工、排列、固定等步骤。对于简单的热电器件，所用的热电臂粒子较少且尺寸较大，其加工、排列、固定过程相对容易实现。然而，当制备的热电器件含有较多热电臂粒子时，粒子的排布对加工精度要求较高，采用当前的技术手段可能会出现热电臂粒子损坏、排列错位、小间距排列困难等情况，从而导致生产效率降低、成本增加、器件失效等。

具体地，现有技术CN108110130B提出了基于粘接切割工艺制备P/N复合薄片及热电臂阵列的新方法，该发明中重点阐述了通过调控环氧树脂/空心玻璃微珠复合粘接剂中空心玻璃微珠的粒径和添加量减小粘接层的热导率，从而减小热电臂之间的热扩散。然而，该现有技术未充分考虑相邻热电薄片及热电臂间距控制以及热电臂排列规整性，这将对后续上/下电极的统一标准化制备产生不利影响。而热电薄片直接粘接则可能使不同热电臂之间导通从而导致器件失效。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种间距可控的热电臂阵列的制备方法，制备得到的半导体/绝缘体复合薄片及热电臂阵列间距可控，阵列排列规整，满足后续上/下电极制备需求，同时可提高制备效率和成品率，为器件的量产和产业化奠定了基础。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明涉及一种间距可控的热电臂阵列的制备方法，包括以下步骤：

(1)半导体/绝缘体复合块体制备：

模具内预先灌注固化封装剂，随后将P型、N型热电薄片以及绝缘层，按照P型热电薄片/绝缘层/N型热电薄片/绝缘层…P型热电薄片/绝缘层/N型热电薄片的次序依次放入模具内，放置完成后在模具上方施加外力以排出多余的固化封装剂，封装固化后卸去外力，移除模具，即得到半导体/绝缘体复合块体。

优选地，所述P型和N型热电薄片材质为碲化铋，其厚度为0.2～1.5mm。

优选地，所述绝缘层材料选自陶瓷类、树脂类、纤维素类材料，所述树脂类材料选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚酰亚胺(PI)，所述绝缘层厚度为10～2000μm。

优选地，所述固化封装剂选自树脂、液体PI或聚二甲基硅氧烷(PDMS)，优选环氧树脂。

优选地，所述封装固化在25℃下静置24h，或者在80℃下静置4h。

(2)半导体/绝缘体复合热电薄片制备：

沿垂直于热电薄片表面的方向切割步骤(1)制备得到的半导体/绝缘体复合块体，得到半导体/绝缘体复合热电薄片。

优选地，所述复合热电薄片的厚度为0.2～1.5mm。

(3)热电臂阵列复合块体制备：