CN113594343A - 热电器件及其制造模具和制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热电器件及其制造模具和制造方法，热电器件中，其包括至少一组热电臂单元，第一热电臂具有第一上表面和相对于的第一下表面，第二热电臂具有第二上表面和相对于的第二下表面，第二热电臂经由绝缘胶层无缝粘结第一热电臂，第一上表面齐平第二上表面且第一上表面与第二上表面相邻位置形成第一间隔槽，第一下表面齐平平齐第二下表面且第一下表面与第二下表面相邻位置形成第二间隔槽，第一上阻挡层层叠于第一上表面，第二上阻挡层层叠于第二上表面，上导流片层叠于第一上阻挡层和第二上阻挡层，第一下阻挡层层叠于第一下表面，第二下阻挡层层叠于第二下表面，第一下导流片层叠于第一下阻挡层，第二下导流片层叠于第二下阻挡层。

Description

热电器件及其制造模具和制造方法

技术领域

本发明涉及热电材料及器件技术领域，尤其涉及一种热电器件及其制造模具和制造方法。

背景技术

近年来，不断增长的能源消耗和日益严重的环境问题已引起广泛关注。为了应对即将到来的能源危机，探索可持续和生态友好型能源具有重要意义。基于热能和电能之间直接能量转换的温差发电技术被认为是解决全球能源困境的有前途的替代方法，具有无污染、无噪声、免维护等优点。热电器件的设计是温差发电技术研究过程中的关键环节，通过对热电器件结构的改进来提升其输出性能至关重要。

热电器件由多个π型热电对串联组成，其基本组成单元π型热电对包括一对平行排列的n型和p型热电臂，高温端导流片和低温端导流片，低温端充当引出的电极。为了保证热电对之间的绝缘，在常规热电器件中热电臂之间需要保留空气间隙，定义热电器件填充系数为热电臂面向电极的横截面积之和与器件基础区域面积比，目前，商用器件的填充系数在25％-50％之间。空气间隙的存在带来以下问题：第一，器件中大量空间无法有效利用，器件功率密度低，不利于小型化；第二，热源传输到器件的部分热流从器件的空气部分散失，未得到有效利用，这进一步降低了器件的输出功率和功率密度；第三，空气间隙的存在影响了器件的整体结构强度，常规器件为保证机械强度，需要将导流片固定到绝缘陶瓷导热片上，但是绝缘陶瓷导热片的存在引入了接触界面，增大接触热阻，同时其本身具有较大的厚度，也带来了热阻，这阻碍了器件输出性能的提升。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的是提供一种热电器件及其制造模具和制造方法，相较于现有热电器件，能够去除空气间隙和陶瓷导热片，增强整体结构强度和应力强度，减少热流损失，增强高温端传热和低温段冷却效果，提升器件的效率和功率密度。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的一种热电器件包括至少一组热电臂单元，所述热电臂单元包括，

第一热电臂，其具有第一上表面和相对于的第一下表面，

第二热电臂，其具有第二上表面和相对于的第二下表面，所述第二热电臂经由绝缘胶层无缝粘结所述第一热电臂，所述第一上表面齐平所述第二上表面且第一上表面与第二上表面相邻位置形成第一间隔槽，第一下表面齐平平齐所述第二下表面且第一下表面与第二下表面相邻位置形成第二间隔槽，

第一上阻挡层，其层叠于所述第一上表面，

第二上阻挡层，其层叠于所述第二上表面，

上导流片，其层叠于所述第一上阻挡层和第二上阻挡层，

第一下阻挡层，其层叠于所述第一下表面，

第二下阻挡层，其层叠于所述第二下表面，

第一下导流片，其层叠于所述第一下阻挡层，

第二下导流片，其层叠于所述第二下阻挡层。

所述的一种热电器件中，所述上导流片上层叠上导热绝缘层，所述第一下导流片底面层叠第一下导热绝缘层，所述第二下导流片底面层叠第二下导热绝缘层。

所述的一种热电器件中，所述上导流片直接接触冷却装置且所述第一下导流片和第二下导流片均直接接触热源，或者所述上导流片直接接触热源且所述第一下导流片和第二下导流片均直接接触冷却装置。

所述的一种热电器件中，所述热电臂单元相对于所述绝缘胶层对称。

所述的一种热电器件中，所述绝缘胶层包括环氧AB胶；所述第一热电臂为p型热电片且第二热电臂为n型热电片，或者所述第一热电臂为n型热电片且第二热电臂为p型热电片。

所述的一种热电器件中，所述第一热电臂和第二热电臂的长宽均相等且尺寸为2.5-6mm，高均为2.5-10mm，第一间隔槽和第二间隔槽的深度为0.3-0.5mm，宽度为0.35-0.7mm。

所述的一种热电器件中，所述上导流片、第一下导流片和/或第二下导流片为铜片，其厚度为0.2-1mm，所述铜片上镀有银层，所述银层厚度为1-5μm。

所述的一种热电器件中，所述第一上阻挡层、第一下阻挡层、第二上阻挡层和/或第二下阻挡层为镍层，其厚度为1-5μm。

一种制备所述的热电器件的制造模具包括，

底板，其具有水平的支承表面，所述支承表面周缘设有多个第一定位孔，

下基板，其支承于所述支承表面，所述下基板设有等间隔的下电极定位槽以定位第一下导流片和/或第二下导流片，所述下电极定位槽中心设有贯穿孔，所述下基板周缘设有多个对准所述第一定位孔的第二定位孔，

热电臂定位框，其支承于所述下基板，所述热电臂定位框包括设在中心用于定位带有第一上阻挡层和第一下阻挡层的第一热电臂和/或带有第二上阻挡层和第二下阻挡层的第二热电臂的中空部和设在周缘多个对准所述第二定位孔的第三定位孔，

上基板，其支承于所述热电臂定位框，所述上基板设有等间隔的上电极定位槽以定位上导流片，所述上电极定位槽中心设有贯穿孔，所述上基板周缘设有多个对准所述第三定位孔的第四定位孔，所述上电极定位槽与下电极定位槽配合以串联热电臂单元，

下顶板，其支承于所述上基板，所述下顶板包括设在中间的用于嵌入弹簧的下安装槽和设在周缘多个对准所述第四定位孔的第五定位孔，

上顶板，其支承于所述下顶板，所述上顶板包括设在中间的用于嵌入所述弹簧的上安装槽和设在周缘多个对准所述第五定位孔的第六定位孔，所述上安装槽和下安装槽配合以定位所述弹簧，所述第一定位孔至第六定位孔经由紧固件连接。

一种利用所述的制造模具制备所述的热电器件的制造方法包括以下步骤，

线切割n型和p型碲化铋样品得到热电薄片，绝缘胶层粘结热电薄片得到无缝连接的第一热电臂和第二热电臂，

磁控溅射、电镀或离子喷涂第一热电臂和第二热电臂分别在其上形成第一上阻挡层、第一下阻挡层、第二上阻挡层和第二下阻挡层，

线切割第一热电臂和第二热电臂形成第一间隔槽和第二间隔槽，

上导流片放入上电极定位槽，第一下导流片和第二下导流片放入下电极定位槽，在其上分别丝印锡膏，热电臂定位框定位第一热电臂和第二热电臂，所述第一定位孔至第六定位孔经由紧固件连接以组装制造模具，置于回流焊炉中进行加热焊接形成热电器件。

在上述技术方案中，本发明提供的一种热电器件及其制造模具和制造方法，具有以下有益效果：本发明采用紧靠型热电臂结构，通过消除空气间隙，整体结构强度和应力强度增加；通过消除起结构支撑作用的导热陶瓷片，实现高温端导流片与热源直接接触，低温端导流片与冷却装置的直接接触，减小了热阻，高温端传热和低温端冷却效果得以提升，同时无空气间隙，避免了通过空气的热流损失，提升了器件的效率；器件结构紧凑，在更小的面积上实现与常规热电器件相近的功率输出，提升器件功率密度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是热电器件的热电臂单元的结构示意图；

图2是热电器件的热电薄片结构示意图；

图3是热电器件的热电薄片粘贴后结构的示意图；

图4是热电器件的热电长条的立体图；

图5为本发明的热电长条粘贴结构的立体图；

图6为本发明的热电臂的立体图；

图7为本发明热电臂表面切槽绝缘后结构的立体图；

图8为本发明的热电器件的立体图；

图9为本发明的制造模具的立体图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图1至图9，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

在一个实施例中，如图1至图8所示，一种热电器件包括至少一组热电臂单元，所述热电臂单元包括，

第一热电臂4b，其具有第一上表面和相对于的第一下表面，

第二热电臂4a，其具有第二上表面和相对于的第二下表面，所述第二热电臂4a经由绝缘胶层无缝粘结所述第一热电臂4b，所述第一上表面齐平所述第二上表面且第一上表面与第二上表面相邻位置形成第一间隔槽5，第一下表面齐平平齐所述第二下表面且第一下表面与第二下表面相邻位置形成第二间隔槽6，

第一上阻挡层3b，其层叠于所述第一上表面，

第二上阻挡层3a，其层叠于所述第二上表面，

上导流片2a，其层叠于所述第一上阻挡层3b和第二上阻挡层3a，

第一下阻挡层3d，其层叠于所述第一下表面，

第二下阻挡层3c，其层叠于所述第二下表面，

第一下导流片2b，其层叠于所述第一下阻挡层3d，

第二下导流片2c，其层叠于所述第二下阻挡层3c。

本发明取代陶瓷导热板，设置在导流片外表面；冷热端的导流片实现热电臂的串联；阻挡层设置在热电臂与电极接触的两端；热电臂，紧靠在一起，通过耐高温绝缘胶将其侧面相互粘贴，消除热电器件中的空气间隙。本发明提出的热电器件消除了空气间隙和起结构支撑作用的陶瓷导热片，整体结构强度和应力强度增加；热阻减小，高温端传热和低温端冷却效果得以提升；避免通过空气间隙传热造成的热流损失，提升器件效率；结构紧凑，能够在更小的面积上实现与传统热电器件相近的功率输出，功率密度提高。

所述的一种热电器件的优选实施例中，所述上导流片2a上层叠上导热绝缘层1a，所述第一下导流片2b底面层叠第一下导热绝缘层1b，所述第二下导流片2c底面层叠第二下导热绝缘层1c。

所述的一种热电器件的优选实施例中，所述上导流片2a直接接触冷却装置且所述第一下导流片2b和第二下导流片2c均直接接触热源，或者所述上导流片2a直接接触热源且所述第一下导流片2b和第二下导流片2c均直接接触冷却装置。

所述的一种热电器件的优选实施例中，所述热电臂单元相对于所述绝缘胶层对称。

所述的一种热电器件的优选实施例中，所述绝缘胶层包括环氧AB胶；所述第一热电臂4b为p型热电片且第二热电臂4a为n型热电片，或者所述第一热电臂4b为n型热电片且第二热电臂4a为p型热电片。

所述的一种热电器件的优选实施例中，所述第一热电臂4b和第二热电臂4a的长宽均相等且尺寸为2.5-6mm，高均为2.5-10mm，第一间隔槽5和第二间隔槽6的深度为0.3-0.5mm，宽度为0.35-0.7mm。

所述的一种热电器件的优选实施例中，所述上导流片2a、第一下导流片2b和/或第二下导流片2c为铜片，其厚度为0.2-1mm，所述铜片上镀有银层，所述银层厚度为1-5μm。

所述的一种热电器件的优选实施例中，所述第一上阻挡层3b、第一下阻挡层3d、第二上阻挡层3a和/或第二下阻挡层3c为镍层，其厚度为1-5μm。

在一个实施例中，热电器件包括导热绝缘层，冷热端导流片，阻挡层，热电臂。因热电臂紧靠在一起，相互之间无空气间隙，因此称为热电臂紧靠型。采用紧靠型热电臂结构，通过消除空气间隙，器件整体结构强度和应力强度增加；通过消除起结构支撑作用的陶瓷导热片，实现高温端导流片与热源直接接触，低温端导流片与冷却装置的直接接触，减小热阻，高温端传热和低温端冷却效果得以提升，同时避免了通过空气间隙传热造成的热流损失，提升了器件的效率；器件结构紧凑，在更小的面积上实现与常规热电器件相近的功率输出，提升器件功率密度。

在一个实施例中，所述的第一热电臂4b和第二热电臂4a通过低热导率耐高温环氧AB胶进行粘贴，实现热电臂之间的电绝缘，并减小热电臂之间的热传导，以减小空气间隙的消除对器件输出带来的不利影响。

在一个实施例中，第一上阻挡层3b、第一下阻挡层3d、第二上阻挡层3a和/或第二下阻挡层3c为镍，厚度1-5μm，阻挡层用于阻挡焊料进入热电臂，避免焊料对热电材料性能影响，同时便于热电臂与电极的焊接，同时便于热电臂和电极的焊接。

在一个实施例中，紧靠型热电臂表面连接缝隙处采用线切割切出0.3-0.5mm深，0.35-0.7mm宽的第一间隔槽5，以实现不同热电臂表面之间绝缘，同时避免焊接时发生短路。此外，较小的槽深和槽宽能够尽可能减小热电臂材料损失对器件器件输出性能的影响。

在一个实施例中，所述冷热端的导流片采用铜片，铜片厚度0.2-1mm，铜片上镀银，厚度为1-5μm，兼顾成本且提高导电导热性能的同时便于焊接。

在一个实施例中，导热绝缘层可采用导热硅胶，满足绝缘功能的同时保证良好的导热性，同时实现器件与热源和冷却装置的良好连接。其用于替代常规器件的陶瓷板，实现热电器件导流条表面绝缘，同时具有良好的导热性，减小热阻。

如图9所示，一种制备所述的热电器件的制造模具包括，

底板7，其具有水平的支承表面，所述支承表面周缘设有多个第一定位孔，

下基板8，其支承于所述支承表面，所述下基板8设有等间隔的下电极定位槽以定位第一下导流片2b和/或第二下导流片2c，所述下电极定位槽中心设有贯穿孔，所述下基板8周缘设有多个对准所述第一定位孔的第二定位孔，

热电臂定位框9，其支承于所述下基板8，所述热电臂定位框9包括设在中心用于定位带有第一上阻挡层3b和第一下阻挡层3d的第一热电臂4b和/或带有第二上阻挡层3a和第二下阻挡层3c的第二热电臂4a的中空部和设在周缘多个对准所述第二定位孔的第三定位孔，

上基板10，其支承于所述热电臂定位框9，所述上基板10设有等间隔的上电极定位槽以定位上导流片2a，所述上电极定位槽中心设有贯穿孔，所述上基板10周缘设有多个对准所述第三定位孔的第四定位孔，所述上电极定位槽与下电极定位槽配合以串联热电臂单元，

下顶板11a，其支承于所述上基板10，所述下顶板11a包括设在中间的用于嵌入弹簧的下安装槽和设在周缘多个对准所述第四定位孔的第五定位孔，

上顶板11b，其支承于所述下顶板11a，所述上顶板11b包括设在中间的用于嵌入所述弹簧的上安装槽和设在周缘多个对准所述第五定位孔的第六定位孔，所述上安装槽和下安装槽配合以定位所述弹簧，所述第一定位孔至第六定位孔经由紧固件连接。

在一个实施例中，制造模具由6部分组成，分别为底板7，下基板8，热电臂定位框9，上基板10，下顶板11a，上顶板11b。所选用材料为不锈钢，以便用于加热焊接。所述底板7四周打定位孔，另一面嵌入一定深度，用于将半螺纹螺丝头嵌入模具，保证模具底部平整，避免螺丝晃动。所述下基板8包含四周定位孔，等间隔挖深电极槽，用于将电极嵌入，槽中心打孔贯穿，便于加工完后将热电器件去除。所述热电臂定位框9四周定位孔，中心贯穿热电臂整体，便于将粘好的热电臂放入模具进行定位，底部挖深一部分，预留下基板8上多出来的接线电极的位置。所述上基板10结构与下基板8相似，电极定位槽与下基板8电极定位槽配合，实现热电臂的串联。所述下顶板11a和上顶板11b结构相同，四周定位孔，中间设置圆槽，用于嵌入弹簧，避免弹簧位移，弹簧的作用为施加均匀压力，保证焊接牢固性。具用半螺纹螺丝进行定位固定，使用弹簧施加焊接压力，以保证焊接牢固。所选用材料为不锈钢，以便用于加热焊接。所述模具各组成部分四周都有定位孔，用于穿过M4螺丝进行定位。底板7厚度9mm，定位孔另一面孔径尺寸匹配半螺纹螺丝头部尺寸，深入模具4.5mm，用于将半螺纹螺丝头部嵌入模具，保证模具底部平整，避免螺丝晃动。下基板8厚度1.5-2mm，表面等间隔加工出放置电极的槽，深度为选用电极深度的一半，用于器件组装时进行电极定位，槽中心打孔贯穿，便于焊接完后将器件取出。热电臂定位框9厚度比热电臂高度少1-2mm，中心贯穿，尺寸匹粘贴完成的热电臂，用于热电臂定位，底部预留下基板8凸出的接线电极的空间。上基板10厚度1.5-2mm，结构与下基板8相似，电极定位槽与下基板8电极定位槽配合，实现热电臂的串联。下顶板11a和上顶板11b结构相同，厚度5mm，中心加工圆槽，深度为2.5mm，用于嵌入弹簧，避免弹簧位移，使用弹簧施加均匀压力，保证焊接牢固性。

一种利制造模具制备所述的热电器件的制造方法包括以下步骤，

线切割n型和p型碲化铋样品得到热电薄片，绝缘胶层粘结热电薄片得到无缝连接的第一热电臂4b和第二热电臂4a，

磁控溅射、电镀或离子喷涂第一热电臂4b和第二热电臂4a分别在其上形成第一上阻挡层3b、第一下阻挡层3d、第二上阻挡层3a和第二下阻挡层3c，

线切割第一热电臂4b和第二热电臂4a形成第一间隔槽5和第二间隔槽6，

上导流片2a放入上电极定位槽，第一下导流片2b和第二下导流片2c放入下电极定位槽，在其上分别丝印锡膏，热电臂定位框9定位第一热电臂4b和第二热电臂4a，所述第一定位孔至第六定位孔经由紧固件连接以组装制造模具，置于回流焊炉中进行加热焊接形成热电器件。

在一个实施方式中，方法包括，

通过区熔法制作n型和p型碲化铋样品。通过线切割得到热电薄片，并用无水乙醇进行超声清洗。

通过使用低热导率耐高温环氧AB胶将切割得到的薄片进行粘接，顺序为n-p-n......-n型或p-n-p......-p型。

通过线切割将粘贴完成的热电薄片切割为热电臂长条。用低热导率耐高温环氧AB胶将切割得到的长条错序粘贴，得到热电臂紧靠型结构。之后用线切割将两侧多余的热电臂切除，得到热电臂块。

通过使用磁控溅射、电镀或离子喷涂等方式对粘贴完成的热电臂块镀镍制作阻挡层。

通过线切割对上述热电臂块缝隙处切槽，实现不同热电臂表面之间的绝缘。

制作导流条，首先切割铜片，然后采用化学法或电镀方式对铜片表面镀银。

将导流条放入模具下基板8和上基板10的定位槽中，用丝印台在导流条上印刷锡膏。将模具按照底板7，下基板8，热电臂由热电臂定位框9进行定位，上基板10，下顶板11a，弹簧，上顶板11b的顺序进行组装，用长的M4半螺纹螺丝穿过定位孔进行定位。

将组装好的模具置于回流焊炉中进行加热焊接，焊接完成得到本发明热电器件。

通过区熔法分别制作直径为20-30mm，长度为50-100mm的n型和p型碲化铋样品，用于后续步骤制作热电臂。

线切割得到热电薄片，厚度对应热电臂的长宽尺寸，为2.5-6mm，切割后用无水乙醇进行超声清洗。

用低热导率耐高温环氧AB胶将切割得到的薄片进行粘接。得到顺序为n-p-n......-n型或p-n-p......-p型热电薄片5-15层结构。

用线切割将粘贴完成的热电薄片切割为截面长宽分别为2.5-6mm和2.5-10mm的热电臂长条。用低热导率耐高温环氧AB胶将切割得到的长条错序粘贴，得到热电臂紧靠型结构。之后用线切割将两侧多余的热电臂切除，得到热电臂块。

用磁控溅射、电镀或离子喷涂等方式对粘贴完成的热电臂块镀镍制作阻挡层，厚度控制在1-5μm。

用线切割对上述热电臂块缝隙处切槽，槽宽0.35-0.7mm，槽深0.3-0.5mm，实现不同热电臂表面之间的绝缘。

制作导流条，先切割铜片，铜片长度比两热电臂长度的和小0.3-0.5mm，宽度比热电臂宽度小0.3-0.5mm，然后采用化学法或电镀方式对铜片表面镀银。

将导流条一面用高温导热双面胶粘贴，放入模具下基板8和上基板10的定位槽中，用丝印台在导流条上印刷0.1-0.2mm厚，熔点217度的锡膏。将模具按照底板7，下基板8，热电臂由热电臂定位框9进行定位，上基板10，下顶板11a，弹簧，上顶板11b的顺序进行组装，45mm长的M4半螺纹螺丝穿过定位孔进行定位。

将组装好的模具置于回流焊炉中进行加热焊接，焊接温度为260度，加热时间15-25分钟，焊接完成得到本发明热电器件。

在一个实施方式中，方法包括，

通过区熔法分别制作直径为30mm，长度为50mm的n型和p型碲化铋样品，用于后续步骤制作热电臂。

用线切割对加工的样品切割，得到热电薄片，厚度为4mm。然后对线切割后的热电薄片用无水乙醇进行超声清洗以清洁表面。

用耐高温环氧AB胶将切割得到的薄片进行粘接，首先刷一层薄胶，完全覆盖热电薄片表面，然后在常温下静置固化2-4小时，实现热电薄片表面的覆胶，可靠绝缘。在表面绝缘的热电薄片上刷胶，将热电薄片依续粘贴，得到顺序为n-p-n-p-n热电薄片五层结构，在常温下静置固化12-24小时。

用线切割将粘贴完成的热电薄片五层结构切割为截面积为4*6mm2的长条，每个长条包含五个体积为4*4*6mm3的热电臂。用耐高温环氧AB胶将切割得到的长条进行粘接，首先在侧面刷一层薄胶，完全覆盖热电长条侧面，在常温下静置固化2-4小时，实现热点长条侧面的覆胶，可靠绝缘。在侧面绝缘的热电长条上刷胶，将热电长条错序粘贴，得到结构，在常温下静置固化12-24小时。固化完成后用线切割将两侧多余的热电臂切除，得到本发明的核心部分热电臂块。

用磁控溅射方式对粘贴完成的热电臂块的两面溅射镍，具体工艺如下：采用2500#砂纸对热电臂块表面进行打磨抛光，然后置于无水乙醇中进行超声清洗，自然晾干后将上述热电臂块固定在溅射腔室样品台上。溅射腔室抽气至本底真空度达到7*10-4Pa。然后通入高纯Ar气，流速为30sccm，控制溅射腔室真空度为1.5Pa，以120W的射频功率溅射Ni靶15min，溅射完成后取出样品。再次固定样品，使未溅射面面向靶材固定在溅射腔室样品台上，重复上述溅射过程，得到两面覆镍的热电臂块。

用线切割对上述热电臂块缝隙处切槽，槽宽0.35mm，槽深0.5mm，实现不同热电臂之间的绝缘。

用激光切割加工尺寸为3.3*7.3*0.6mm3的铜片，采用化学法对铜片表面镀银。

将铜片用高温导热双面胶放入模具下基板8和上基板10的定位槽中，用丝印台在导流条表面印刷0.15mm厚，熔点217度的锡膏。将模具按照底板7，下基板8，热电臂由热电臂定位框9进行定位，上基板10，下顶板11a，弹簧，上顶板11b的顺序进行组装，定位孔中穿过45mm长的M4半螺纹螺丝定位。

将整个模具置于回流焊炉中进行加热焊接，焊接温度为260度，加热时间15分钟，焊接完成后取出本发明的热电器件。

最后应该说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种热电器件，其特征在于，其包括至少一组热电臂单元，所述热电臂单元包括，

第一热电臂，其具有第一上表面和相对于的第一下表面，

第二热电臂，其具有第二上表面和相对于的第二下表面，所述第二热电臂经由绝缘胶层无缝粘结所述第一热电臂，所述第一上表面齐平所述第二上表面且第一上表面与第二上表面相邻位置形成第一间隔槽，第一下表面齐平平齐所述第二下表面且第一下表面与第二下表面相邻位置形成第二间隔槽，

第一上阻挡层，其层叠于所述第一上表面，

第二上阻挡层，其层叠于所述第二上表面，

上导流片，其层叠于所述第一上阻挡层和第二上阻挡层，

第一下阻挡层，其层叠于所述第一下表面，

第二下阻挡层，其层叠于所述第二下表面，

第一下导流片，其层叠于所述第一下阻挡层，

第二下导流片，其层叠于所述第二下阻挡层。

2.根据权利要求1所述的一种热电器件，其特征在于，优选的，所述上导流片上层叠上导热绝缘层，所述第一下导流片底面层叠第一下导热绝缘层，所述第二下导流片底面层叠第二下导热绝缘层。

3.根据权利要求1所述的一种热电器件，其特征在于，所述上导流片直接接触冷却装置且所述第一下导流片和第二下导流片均直接接触热源，或者所述上导流片直接接触热源且所述第一下导流片和第二下导流片均直接接触冷却装置。

4.根据权利要求1所述的一种热电器件，其特征在于，所述热电臂单元相对于所述绝缘胶层对称。

5.根据权利要求1所述的一种热电器件，其特征在于，所述绝缘胶层包括环氧AB胶；所述第一热电臂为p型热电片且第二热电臂为n型热电片，或者所述第一热电臂为n型热电片且第二热电臂为p型热电片。

6.根据权利要求1所述的一种热电器件，其特征在于，所述第一热电臂和第二热电臂的长宽均相等且尺寸为2.5-6mm，高均为2.5-10mm，第一间隔槽和第二间隔槽的深度为0.3-0.5mm，宽度为0.35-0.7mm。

7.根据权利要求6所述的一种热电器件，其特征在于，所述上导流片、第一下导流片和/或第二下导流片为铜片，其厚度为0.2-1mm，所述铜片上镀有银层，所述银层厚度为1-5μm。

8.根据权利要求6所述的一种热电器件，其特征在于，所述第一上阻挡层、第一下阻挡层、第二上阻挡层和/或第二下阻挡层为镍层，其厚度为1-5μm。

9.一种制备权利要求1-8中任一项所述的热电器件的制造模具，其特征在于，其包括，

底板，其具有水平的支承表面，所述支承表面周缘设有多个第一定位孔，

下基板，其支承于所述支承表面，所述下基板设有等间隔的下电极定位槽以定位第一下导流片和/或第二下导流片，所述下电极定位槽中心设有贯穿孔，所述下基板周缘设有多个对准所述第一定位孔的第二定位孔，

热电臂定位框，其支承于所述下基板，所述热电臂定位框包括设在中心用于定位带有第一上阻挡层和第一下阻挡层的第一热电臂和/或带有第二上阻挡层和第二下阻挡层的第二热电臂的中空部和设在周缘多个对准所述第二定位孔的第三定位孔，

上基板，其支承于所述热电臂定位框，所述上基板设有等间隔的上电极定位槽以定位上导流片，所述上电极定位槽中心设有贯穿孔，所述上基板周缘设有多个对准所述第三定位孔的第四定位孔，所述上电极定位槽与下电极定位槽配合以串联热电臂单元，

下顶板，其支承于所述上基板，所述下顶板包括设在中间的用于嵌入弹簧的下安装槽和设在周缘多个对准所述第四定位孔的第五定位孔，

上顶板，其支承于所述下顶板，所述上顶板包括设在中间的用于嵌入所述弹簧的上安装槽和设在周缘多个对准所述第五定位孔的第六定位孔，所述上安装槽和下安装槽配合以定位所述弹簧，所述第一定位孔至第六定位孔经由紧固件连接。

10.一种利用权利要求9所述的制造模具制备热电器件的方法，其特征在于，其包括以下步骤，

线切割n型和p型碲化铋样品得到热电薄片，绝缘胶层粘结热电薄片得到无缝连接的第一热电臂和第二热电臂，

磁控溅射、电镀或离子喷涂第一热电臂和第二热电臂分别在其上形成第一上阻挡层、第一下阻挡层、第二上阻挡层和第二下阻挡层，

线切割第一热电臂和第二热电臂形成第一间隔槽和第二间隔槽，

上导流片放入上电极定位槽，第一下导流片和第二下导流片放入下电极定位槽，在其上分别丝印锡膏，热电臂定位框定位第一热电臂和第二热电臂，所述第一定位孔至第六定位孔经由紧固件连接以组装制造模具，置于回流焊炉中进行加热焊接形成热电器件。

Images