由薄膜温差电材料制造的叠层结构微型温差电器件及制造方法

摘要

本发明公开了一种由薄膜温差电材料制造的叠层结构微型温差电器件及其制造方法，其中的温差电腿是由薄膜温差电材料一层一层堆砌而成，温差电腿中堆砌的薄膜温差电材料的层数根据对微型温差电器件的性能要求而定，通过各温差电腿之间的电串联或者电并联，形成微型温差电器件。本发明有利于不同温差电性能材料间的相互匹配，发挥不同温差电材料层的优势，可有效增加微型温差电器件中温差电腿的高度，有利于建立起更大的温差。

主权项

一种由薄膜温差电材料制造的叠层结构微型温差电器件的制备方法，其特征在于，按照下述方法进行制备：第一步：根据需制备微型温差电器件中温差电腿所占面积的大小选择一个面积相当的片状材料为基片(15)；若要求基片具有良好的导电性能，则所选择的基片材料应为导电材料，或者选择一个面积相当的非导电的片状材料，采用物理的或者化学的方法在非导电的片状材料表面沉积一层导电材料后作为基片(15)；若选择的基片为非导电且导热性良好的片状材料时，基片也可以直接作为硬质外壳(5)；第二步：采用光刻蚀的方法，在基片表面制作出用于沉积底部导电连接层(12)的微区图形(16)；第三步：在微区图形内先沉积导电性良好的材料，制备出底部导电连接层(12)，之后再继续在微区图形内沉积一层用作阻挡层的材料，制备出阻挡层(14)，最后去除用于沉积底部导电连接层(12)和阻挡层(14)的微区图形(16)；第四步：采用光刻蚀的方法，在制备出的阻挡层(14)之上制作出用于沉积第一层n型薄膜温差电材料的微区图形(18)；该图形中微区(17)的位置及形状与拟制备的微型温差电器件中n型温差电腿的位置及形状对应；第五步：在微区图形内先沉积n型薄膜温差电材料，之后再继续在微区图形内沉积一层过渡层材料形成过渡层(13)，制备出第一层n型薄膜温差电材料(19)和过渡层(13)，并去除用于沉积第一层n型薄膜温差电材料的微区图形(18)；若微型温差电器件的结构中，在相邻的n型薄膜温差电材料之间没有设置过渡层(13)，则无需在微区图形内沉积一层过渡层材料；第六步：采用光刻蚀的方法，在制备出的阻挡层(14)之上制作出用于沉积第一层p型薄膜温差电材料的微区图形(20)；该图形中微区(17)的位置及形状与拟制备的微型温差电器件中p型温差电腿的位置及形状对应；已制备出的第一层n型薄膜温差电材料的上表面被一层薄薄的光刻胶覆盖；第七步：在微区图形内先沉积p型薄膜温差电材料，之后再继续在微区图形内沉积一层过渡层材料形成过渡层(13)，制备出第一层p型薄膜温差电材料(21)和过渡层(13)，并去除覆盖在第一层n型薄膜温差电材料表面的一薄层光刻胶；剩余的微区图形则被保留，形成温差电腿间的填充物(9)；若微型温差电器件的结构中，在相邻的p型薄膜温差电材料之间没有设置过渡层(13)，则无需在微区图形内沉积一层过渡层材 料；第八步：采用光刻蚀的方法，在制备出的第一层n型和p型薄膜温差电材料之上制作出用于沉积第二层n型薄膜温差电材料的微区图形(18)；该图形中微区(17)的位置与已经制备出的第一层n型薄膜温差电材料的位置相同；第九步：在微区图形内先沉积n型薄膜温差电材料层(22)，之后再继续在微区图形内沉积一层过渡层材料形成过渡层(13)，制备出第二层n型薄膜温差电材料(22)和过渡层(13)，并去除用于沉积第二层n型薄膜温差电材料的微区图形(18)；第二层n型薄膜温差电材料的组成和结构与第一层n型薄膜温差电材料可以相同，也可以不同；若微型温差电器件的结构中，在相邻的n型薄膜温差电材料之间没有设置过渡层(13)，则无需在微区图形内沉积一层过渡层材料；第十步：采用光刻蚀的方法，在制备出的第一层n型和p型薄膜温差电材料之上制作出用于沉积第二层p型薄膜温差电材料的微区图形(20)；该图形中微区(17)的位置与已制备出的第一层p型薄膜温差电材料的位置相同；已制备出的第二层n型薄膜温差电材料的上表面被一层薄薄的光刻胶覆盖；第十一步：在微区图形内先沉积p型薄膜温差电材料，之后再继续在微区图形内沉积一层过渡层材料形成过渡层(13)，制备出第二层p型薄膜温差电材料(23)和过渡层(13)，并去除覆盖在第二层n型薄膜温差电材料表面的一薄层光刻胶，剩余的微区图形则被保留，形成温差电腿间的填充物(9)；第二层p型薄膜温差电材料的组成和结构与第一层p型薄膜温差电材料可以相同，也可以不同，若微型温差电器件的结构中，在相邻的p型薄膜温差电材料之间没有设置过渡层(13)，则无需在微区图形内沉积一层过渡层材料；第十二步：多次重复第四步至第十一步的制作过程，可以制备出由N层(N代表温差电材料的层数)n型薄膜温差电材料堆砌而成的n型温差电腿以及由N层p型薄膜温差电材料堆砌而成的p型温差电腿；当n型温差电腿和p型温差电腿的高度达到微型温差电器件的设计要求时，完成温差电腿的制备；在微区内沉积第N层n型薄膜温差电材料(24)和第N层p型薄膜温差电材料(25)后，无需再在微区图形内沉积过渡层材料；第十三步：采用光刻蚀的方法，在已制备出的n型温差电腿和p型温差电腿之上制作出用于沉积顶部导电连接层(6)的微区图形(26)；第十四步：在微区图形内先沉积一层阻挡层材料，形成阻挡层(14)，之后再继续 在微区图形内沉积导电性良好的材料，制备出顶部导电连接层(6)和阻挡层(14)；若微型温差电池的结构中没有设置阻挡层(14)，则无需在微区内沉积阻挡层材料；第十五步：在制备出的顶部导电连接层(6)之上涂覆一层导热粘结剂材料形成导热连接层(4)，再在导热粘结剂材料之上粘附硬质导热材料形成硬质外壳(5)；第十六步：在制备出的温差电腿外侧四周涂覆电绝缘且导热性差的材料，制备出外部封装层(3)；第十七步：若选择的基片为非导电且导热性良好的片状材料，且将基片作为硬质外壳(5)时，可直接进行第十八步的制备过程；在基片不可作为硬质外壳(5)时，则需去除底部的基片(15)，露出制备出的底部导电连接层(12)，在底部导电连接层(12)之上涂覆一层导热粘结剂材料形成导热连接层(4)，再在导热粘结剂材料之上粘附硬质导热材料形成硬质外壳(5)；第十八步：将2个导电材料分别连接到底部导电层的正极引出端(1)和负极引出端(2)，完成微型温差电器件的制造。