一种锑化钴基热电器件的制造方法

摘要

本发明涉及一种锑化钴基热电器件的制造方法，其特征在于首先用SPS方法制备出单对或多对P－N的热电块体翻转90°，通过在热电块体上等离子喷涂一扩散阻挡薄层，可有效的阻挡热电半导体器件组成多个元素的扩散，同时扩散阻挡层的使用将使热电半导体与金属电极之间的连接转化为金属与金属的连接过程，使得器件的焊接更加简便。采用的近共晶的Ag－Cu焊片不仅单单能够满足锑化钴基热电器件高温端500－600℃的温度使用范围，更为其它中温热电材料器件的制备提供了良好的焊接材料，而电极材料选用与锑化钴热膨胀系数相近的Mo－Cu合金材料，最大程度的实现了热匹配，减少了因热失配而产生的热应力。

主权项

1.一种锑化钴基热电器件的制造方法，其特征在于具体步骤是：a)利用放电等离子体烧结方法在方形模具中制备出单对或多对的P-N型的CoSb3基热电半导体，b)将步骤a)单对或多对烧结好的热电块体翻转90°，将侧面变为上、下端面，利用喷砂法采用细砂对其上、下端面进行处理，使其端面获得一定的表面粗糙度，超声清理掉端面的杂质颗粒；c)在单对或多对P-N型的CoSb3基热电半导体的两端面上等离子喷涂一扩散阻挡薄层，扩散阻挡薄层元素由Mo、W、Ti、Nb和Ta中至少一种元素组成，以防止热电材料元素以及用于连接的Ag-Cu合金焊片元素或者Sn-Pb焊料元素的扩散；d)高温端选用Ag-Cu合金焊片载入等离子喷涂后的P-N型的CoSb3基热电端面之上，然后放入与CoSb3基热电材料热膨胀系数相匹配的Mo-Cu合金电极，利用放电等离子体工艺，采用方形模具进行焊接，焊接工艺参数为真空度5-15Pa，烧结压力为10-25MPa，在520-600℃焊接保温，然后降温；所述的Ag-Cu合金焊片中Cu元素的质量百分含量为30-60％，其余为Ag以及不可避免的少量杂质元素；所述的Mo-Cu合金电极中Cu的质量百分含量为30-60％，其余为Mo及不可避免的少量杂质；e)在P-N型的CoSb3基热电元件的低温端，在步骤c)形成的扩散阻挡薄层上电镀或者真空溅射一层Ni层，然后采用Sn-Pb焊料将低温端与陶瓷基板上Cu片进行锡焊连接；所述Sn-Pb焊料中Sn元素的质量百分含量为25-60％，其余为Pb以及不可避免的少量杂质元素；f)利用线切割沿P型和N型热电材料结合界面处切割出一宽度为0.5-2mm的空隙，切割完毕后，形成单对或多对π型热电器件。