TW201448294A - 使用直接接合之熱電元件製造 - Google Patents

使用直接接合之熱電元件製造 Download PDF

Info

Publication number
TW201448294A
TW201448294A TW103109324A TW103109324A TW201448294A TW 201448294 A TW201448294 A TW 201448294A TW 103109324 A TW103109324 A TW 103109324A TW 103109324 A TW103109324 A TW 103109324A TW 201448294 A TW201448294 A TW 201448294A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
thermoelectric
head
arm
thermoelectric material
electrical connector
Prior art date
Application number
TW103109324A
Other languages
English (en)
Inventor
xiao-wei Wang
Original Assignee
Gmz Energy Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gmz Energy Inc filed Critical Gmz Energy Inc
Publication of TW201448294A publication Critical patent/TW201448294A/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/17—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/01—Manufacture or treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/80—Constructional details
    • H10N10/85—Thermoelectric active materials
    • H10N10/851—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions
    • H10N10/852—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions comprising tellurium, selenium or sulfur

Abstract

本發明係關於製造熱電部件之方法，包括使用直接接合方法將至少一個熱電材料臂接合到頭部及電連接器中之至少一者。該直接接合方法可包括液體擴散(例如硬焊)或固態擴散接合。該熱電材料臂可在不於該熱電材料臂與該頭部或電連接器之間使用金屬接觸層之情況下直接接合至該頭部或電連接器。

Description

使用直接接合之熱電元件製造 相關申請案
本申請案主張2013年3月14日申請之美國臨時申請案第61/783,333號之優先權，該臨時申請案之全部教示係以引用之方式併入本文中。
在此項技術中已知基於熱電效應之用於冷卻及發電之元件。已知利用西白克效應(Seebeck effect)或帕爾貼效應(Peltier effect)用於發電及熱泵之固態元件。關於發電，舉例而言，熱電轉換器依賴於西白克效應以將溫度差轉化為電。熱電發電機(TEG)模組包括第一(熱)側、第二(冷)側及複數個安置於其之間的熱電轉換器(例如熱電材料之p型及n型臂對)。導電引線可於熱電轉換器內及/或熱電轉換器之間提供適當電耦合，且可用於提取由轉換器產生之電能。
實施例包括一種製造熱電元件之方法，其包括使用直接接合方法將至少一個熱電材料臂接合到頭部及電連接器中之至少一者。在各個實施例中，直接接合方法可包括液態擴散接合方法，諸如硬焊或軟焊，或固態擴散接合方法，其可在具有或不具有固體界面材料之情況下進行。至少一個熱電材料臂可在不於熱電材料臂與頭部或電連接器之間使用金屬接觸層之情況下直接接合至頭部或電連接器。
其他實施例包括一種包含單偶之熱電元件，該單偶包含導電頭部及p型熱電材料臂及n型熱電材料臂，其中在各臂之熱電材料與頭部之間的界面具有直接接合。
其他實施例包括使用直接接合方法形成之熱電元件。
101‧‧‧熱電材料固體
103‧‧‧熱電部件
105‧‧‧主表面
107‧‧‧主表面
109‧‧‧虛線
111‧‧‧虛線
200‧‧‧實施例方法
202‧‧‧步驟
204‧‧‧步驟
301‧‧‧圓盤
302‧‧‧接觸金屬層
304‧‧‧接觸金屬層
401‧‧‧步驟
402‧‧‧熱電材料
403‧‧‧步驟
404‧‧‧金屬材料
405‧‧‧步驟
406‧‧‧固體
408‧‧‧熱電材料層
410‧‧‧接觸金屬層
501‧‧‧熱電元件
503‧‧‧熱電材料
505‧‧‧Ni接觸層
601‧‧‧TE元件
602‧‧‧第一接觸金屬層
603‧‧‧探針
604‧‧‧TE材料
606‧‧‧第二接觸金屬層
801‧‧‧熱電材料
803‧‧‧Ni接觸層
805‧‧‧間層
1001‧‧‧n-BiTe熱電材料
1003‧‧‧Ni接觸層
1005‧‧‧間層
1401‧‧‧n型半豪斯勒層
1403‧‧‧Ti接觸層
1405‧‧‧間層
1701‧‧‧p型半豪斯勒層
1703‧‧‧Ti接觸層
1705‧‧‧間層
1900‧‧‧單偶
1901A‧‧‧p型熱電材料臂
1901B‧‧‧n型熱電材料臂
1902‧‧‧單偶
1903‧‧‧金屬接觸層
1905‧‧‧頭部
1907‧‧‧電連接器
1909‧‧‧界面
2001‧‧‧界面區域
2003‧‧‧界面區域
d‧‧‧直徑
t‧‧‧厚度
A、B、C‧‧‧區域
D‧‧‧直徑
I1‧‧‧電流引線
I2‧‧‧電流引線
T‧‧‧厚度尺寸
V1‧‧‧電壓降
V2‧‧‧電壓降
併入本文中且構成本說明書之部分的隨附圖式說明本發明之例示性實施例，且與上文所給出之一般描述及下文所給出之詳細描述一起用以解釋本發明之特徵。
圖1為經切塊以提供複數個熱電部件之熱電材料之晶圓的示意性透視圖。
圖2為說明一種用於製造熱電臂之方法之方法流程圖。
圖3示意性地說明一種製造具有接觸金屬層之熱電圓盤之先前技術方法。
圖4示意性地說明一種製造熱電圓盤之方法，其中接觸金屬層係熱壓至熱電材料上。
圖5為具有由熱壓形成之鎳接觸層之基於BiTe之熱電臂的掃描電子顯微鏡(SEM)影像。
圖6示意性地說明一種用於測試具有金屬接觸層之各種熱電臂之接觸電阻的實驗裝置。
圖7為根據一實施例方法製造的具有鎳接觸層之p型BiTe熱電部件之電壓(其係與接觸電阻成比例)與距離的關係曲線。
圖8A-8D為具有由熱壓形成之鎳接觸層之p型BiTe熱電部件之SEM影像(圖8A-8B)及能量色散光譜法(EDS)曲線(圖8C-8D)。
圖9為具有由熱壓形成之鎳接觸層之n型BiTe熱電部件之電壓與距離之關係曲線。
圖10A-10D為具有由熱壓形成之鎳接觸層之n型BiTe熱電部件之 SEM影像(圖10A-10B)及EDS曲線(圖10C-10D)。
圖11A及11B為顯示一組具有由習知方法形成之接觸金屬層之比較元件(圖11A)及具有由熱壓形成之接觸金屬層之實施例元件(圖11B)之元件電阻及元件效率隨時間推移之百分比變化的曲線。
圖12A及12B為顯示一組具有由熱壓形成之接觸金屬層之實施例元件(圖12A)及一組具有由熱噴塗形成之接觸金屬層之市售比較元件(圖12B)之接觸電阻及元件效率隨時間推移之百分比變化的曲線。
圖13為具有由熱壓形成之鈦接觸層之n型半豪斯勒熱電部件之電壓與距離之關係曲線。
圖14A為具有由熱壓形成之鈦接觸層之n型半豪斯勒熱電部件之SEM影像。
圖14B為具有由熱壓形成之鈦接觸層之n型半豪斯勒熱電部件之EDS曲線。
圖14C為具有由熱壓形成之鈦接觸層之n型半豪斯勒熱電部件之放大SEM影像，該影像具有EDS光譜重疊。
圖15A-15C為在n型半豪斯勒材料與鈦接觸層之間具有間層之熱電部件之SEM影像。
圖16為具有由熱壓形成之鈦接觸層之p型半豪斯勒熱電部件之電壓與距離之關係曲線。
圖17A為具有由熱壓形成之鈦接觸層之p型半豪斯勒熱電部件之SEM影像。
圖17B為具有由熱壓形成之鈦接觸層之p型半豪斯勒熱電部件之EDS曲線。
圖17C為具有由熱壓形成之鈦接觸層之p型半豪斯勒熱電部件之放大SEM影像，該影像具有EDS光譜重疊。
圖18A-18C為在p型半豪斯勒材料與鈦接觸層之間具有間層之熱 電部件之SEM影像。
圖19A及19B說明藉助於金屬接觸層(圖19A)及藉助於直接接合方法(圖19B)接合至頭部之熱電材料臂之單偶。
圖20為使用銀-銅硬焊材料直接接合至金屬頭部之一對半豪斯勒熱電材料臂之光學顯微照片。
圖21A及圖21B為藉由Ag-Cu硬焊材料接合之金屬頭部與p型(圖21A)/n型(圖21B)半豪斯勒熱電材料臂之間的接合區域之掃描電子顯微鏡(SEM)影像。
圖22A及圖22B為藉由硬焊直接接合至金屬頭部之p型(圖22A)及n型(圖22B)半豪斯勒熱電臂二者之電壓與距離的關係曲線。
圖23為顯示藉由直接接合方法製得之實施例元件(圖19B)之元件電阻及元件功率輸出隨時間推移之百分比變化的曲線。
將參看隨附圖式來詳細地描述各個實施例。在任何可能的情況下，將在整個圖式中使用相同參考數字來指代相同或相似部分。提及特定實例及實現方式係為了說明性目的，且並不意欲限制本發明或申請專利範圍之範疇。
各個實施例包括製造熱電部件之方法，以及根據實施例方法製造之熱電部件。
在熱電發電及冷卻中，塊狀熱電材料可製造為離散部件，諸如柱或「臂」。用於發電或冷卻之熱電元件可包含複數組兩種熱電部件--一種p型及一種n型半導體轉換器柱或臂，其經電連接以形成p-n接合點。對於發電，熱電轉換器材料可包含(但不限於)以下中之一者：Bi2Te3、Bi2Te3-xSex(n型)/BixSe2-xTe3(p型)、SiGe(例如Si80Ge20)、PbTe、方鈷礦、Zn3Sb4、AgPbmSbTe2+m、Bi2Te3/Sb2Te3量子點超晶格(QDSL)、PbTe/PbSeTe QDSL、PbAgTe、半豪斯勒材料 (half-Heusler material)(例如Hf1+d-x-yZrxTiyNiSn1+d-zSbz，其中，，，且，諸如Hf1-x-yZrxTiyNiSn1-zSbz，其中，，且(當d=0時)，及/或Hf1+d-x-yZrxTiyCoSb1+d-zSnz，其中，，，且，諸如Hf1-x-yZrxTiyCoSb1-zSnz，其中，，且(當d=0時))及其組合。材料可包含壓實奈米粒子或嵌入塊狀基質材料中之奈米粒子。舉例而言，該等材料係描述於2007年12月3日申請之美國專利申請案第11/949,353號中，該專利申請案以全文引用的方式併入本文中。
在製造熱電元件之習知方法中，塊狀熱電材料藉助於錠生長技術形成為固體，諸如圓盤。或者，塊狀熱電材料可呈小粒子(例如粉末)形式。隨後使用熱壓或類似壓實方法使可為奈米尺寸及/或微米尺寸之粒子固結(亦即緻密化)以形成厚度為10mm或10mm以上，諸如100-500mm的厚固體圓盤或厚塊。如本文所用，「奈米粒子」或「奈米尺寸」結構通常係指尺寸小於1微米、較佳小於約100奈米之材料部分，諸如粒子。舉例而言，奈米粒子可具有在約1奈米至約0.1微米，諸如10-100nm範圍內之平均截面直徑。「微粒」或「微米尺寸」結構通常係指尺寸小於約100微米之材料部分，諸如粒子。舉例而言，微粒可具有在約1至100微米範圍內之平均截面直徑。
在任一習知製造方法中，熱電材料之固體圓盤必須隨後經歷其他處理以產生具有所需尺寸及形狀之熱電部件(亦即「臂」)。通常，沿圓盤之厚度尺寸對圓盤進行切片以形成複數個薄(例如0.5至5mm厚)晶圓。圓盤可經切片以提供厚度尺寸等於成品熱電部件之厚度的晶圓。隨後沿晶圓之長度及寬度尺寸對晶圓進行切塊以產生熱電部件，該等熱電部件通常在毫米尺寸範圍內。
貫穿熱電材料圓盤之厚度尺寸對熱電材料圓盤進行切片以形成晶圓之方法導致不可避免的產率損失。每次貫穿圓盤之厚度尺寸進行 切割導致大致0.2mm之熱電材料損失。此被稱為「截口(kerf)」損失，且可產生熱電材料之顯著產率損失。當將熱電材料圓盤切塊為個別熱電部件(尤其沿圓盤邊緣)時出現更多損失(亦即邊緣損失)。總產率損失可為大致9%。
各個實施例係關於製造具有減小之產率損失之熱電部件的方法。圖1說明根據一個實施例之熱電材料固體101及熱電部件103。圖2為說明製造熱電部件之實施例方法200之方法流程圖。在實施例方法200之步驟202中，熱電材料形成為第一尺寸為150mm或150mm以上(例如150-450mm，諸如200-300mm)及厚度尺寸為5mm或5mm以下之固體。第一尺寸可為長度或寬度尺寸。舉例而言，當固體101具有諸如顯示於圖1中之圓形形狀(例如盤狀晶圓)時，第一尺寸為固體101之直徑D。5mm或5mm以下(例如0.5至5mm)之厚度尺寸可實質上等於自固體101(亦即熱電材料晶圓)產生之熱電部件103之最終厚度。
在各個實施例中，固體101可藉由壓實半導體熱電材料之粒子形成。粒子可例如為包含奈米尺寸及/或微米尺寸粒子之粉末。可藉由熱壓(亦即同時應用高壓及高溫)固結粒子以形成固體101。固體101可具有遍及固體101之主表面105、107之金屬材料(例如鎳、鈦等)接觸層。如在下文中進一步詳細地描述，接觸金屬層可在固結熱電材料(諸如藉由將金屬粉末或金屬箔層熱壓為奈米尺寸及/或微米尺寸熱電材料粒子)的同時黏附於熱電材料。
在實施例方法200之步驟204中，可視情況包括接觸金屬層之熱電材料之固體101在不切過固體101之厚度尺寸之情況下(亦即在不平行於表面105及107平面進行切割之情況下)切塊為複數個熱電部件103(亦即臂)。此係示意性地說明於圖1中，在該圖中由虛線109、111表明複數個平行及橫向切口，該等切口可使得將固體101分離為複數個熱電部件，諸如部件103。在此實施例中，不沿固體101之厚度尺寸 (T)製得切口。在各個實施例中，各部件103之長度及寬度尺寸可各自介於約0.5與5mm之間。可藉由固體101(部件103與其分開)之厚度測定部件103之厚度尺寸，且可介於約0.5與5mm之間。
藉由將固體101形成為厚度尺寸與成品熱電部件之厚度相同的形狀，不需要沿固體101之厚度製得切口且可避免截口損失。此外，在將固體101切塊為個別元件時，該固體之較大直徑(例如150mm或150mm以上)使邊緣損失降至最小。總損失可為大致1%或1%以下之熱電材料。當形成在從頂部(亦即垂直於表面105)觀測時具有方形或直線形狀而非顯示於圖1中之圓形晶圓形狀之固體101時，損失可進一步降至最小。
其他實施例包括用於將接觸金屬層沈積於熱電材料上以製造熱電元件之方法。一或多個金屬層可在粉末固結期間直接熱壓至熱電材料上，因此消除單獨金屬化步驟。此方法可用於多種熱電材料，諸如基於碲化鉍之合金及半豪斯勒合金。在實施例中，該方法允許將厚金屬接觸層沈積於熱電材料上，其對於電極接合及防止金屬擴散至熱電材料中可為所需的。另外，金屬接觸層可具有極強剪切及拉伸強度。用於形成厚金屬層之習知方法，諸如熱噴塗、濺鍍及電鍍，對於由熱壓奈米或微米尺寸粉末形成之奈米/微米結構熱電合金提供較差黏著強度。在各個實施例中，本發明方法提供一種自具有高黏著強度及厚金屬接觸層之奈米/微米結構熱電材料形成模組(發電及冷卻)之解決方案。
在用於接觸金屬化之習知方法中，熱電材料形成為固體，諸如如圖3中所示之圓盤301，其具有所需尺寸及形狀。可由已知技術形成圓盤，諸如藉助於錠生長或藉由奈米/微米結構熱電材料之熱壓，且隨後切片為所需臂厚度，諸如圖3中所顯示。藉助於熱噴塗、電鍍或真空沈積(例如濺鍍)在TE圓盤之表面上形成接觸金屬層302、304以形 成顯示於圖3中的TE部件306。金屬層(例如Ni)通常具有0.001-0.1毫米之厚度。當藉由電鍍沈積金屬層時，厚度係限於約10微米。熱噴塗使得能夠沈積厚度達至約100微米之金屬層，但無法應用於具有充足黏著強度之奈米/微米結構熱電材料。真空沈積為更昂貴方法，其沈積厚度僅為幾微米之金屬層。在習知方法中，典型金屬接觸黏著強度為約10MPa(例如小於15MPa)。
圖4A示意性地說明一種製造熱電元件之方法400，在該方法中，接觸金屬層係根據一個實施例直接熱壓至熱電材料上。如圖4A之步驟401中所示，提供熱電材料402。在實施例中，熱電材料402可為一或多種適合之熱電材料(例如p型或n型BiTe或半豪斯勒材料等)之粒子(例如粉末)。在各個實施例中，粒子可為奈米尺寸及/或微米尺寸粒子。粒子可加載至適合之熱壓裝置(圖中未示)之模腔中。可於熱電材料402之一或多個表面上方及/或下方提供金屬材料404。金屬材料可例如為金屬粉末(例如毫米尺寸、微米尺寸及/或奈米尺寸粉末)或金屬箔。
合併之熱電及金屬材料402、404可隨後經歷如步驟403中所示之熱壓處理(亦即同時應用高壓及高溫)。熱壓處理可使粒子固結及緻密以生產所需尺寸及形狀之固體406。在一個實施例中，熱壓可具有在250-1500℃範圍內之峰值溫度及10-200MPa之壓力。在一些實施例中，諸如對於熱壓基於BiTe之熱電材料，峰值溫度可在300-550℃範圍內。在其它實施例中，諸如對於熱壓基於半豪斯勒之熱電材料，峰值溫度可在800-1200℃範圍內。熱壓步驟之持續時間可為30秒至2小時，諸如介於約1與30分鐘之間(不包括緩慢升溫時間)。
如步驟405中所示，熱壓處理在熱電材料層408之兩側上產生具有接觸金屬層410之固體406(例如晶圓、厚塊或圓盤)。圖5為具有藉由熱壓形成於熱電材料503上之Ni接觸層505之基於BiTe之熱電元件 501之掃描電子顯微鏡(SEM)影像。在熱電材料為粉末之實施例中，可使用熱壓步驟以於單一、有成本效益的步驟中固結(例如緻密化)熱電粉末以及施加接觸金屬層。在其他實施例中，熱電材料可預先形成為固體(例如圓盤)，且熱壓步驟可用於將金屬接觸層黏附至該固體。
在實施例中，熱壓步驟可將熱電材料402及金屬材料404壓製為厚度t，該厚度對應於完全製造之熱電部件(亦即臂)之厚度。典型厚度為0.5-5mm。如上所述，壓製材料至最終元件厚度可消除截口損失。圓盤406之直徑(或非圓柱體之寬度)d可為任何適合之尺寸，例如約1mm至任意尺寸，諸如150-300mm。圓盤406可經切塊以形成具有所需尺寸(例如0.5-5mm之厚度，0.5-5mm之寬度，及0.5-5mm之長度)之TE臂。
熱電材料層408之厚度可為0.5-5mm，諸如1.5-2mm。金屬層406之厚度可為0.05-1mm，諸如0.3-0.5mm。厚金屬層(例如大於0.1mm，諸如0.1至1mm，例如0.5至1mm)可使得層410能夠藉由焊接接合於另一結構或表面，諸如電極。厚金屬層在高溫操作中可為重要的。若接觸層太薄，焊接或電極材料擴散至TE材料中可破壞元件效能。此外，厚接觸層可使得電極能夠不經軟焊或硬焊而焊接至接觸層。
在各個實施例中，進行熱壓步驟以使得在接觸金屬層與熱電材料之間形成間層。間層可為多相層，其具有包括接觸層之金屬及至少一種熱電材料組分之組合物。間層可具有1-100μm之厚度。
間層可改良熱電材料上之接觸金屬層之黏著強度，包括拉伸及剪切強度。在實施例中，熱電材料上之接觸金屬層之黏著強度可大於10MPa，諸如12MPa或12MPa以上(例如15-35MPa)。間層可另外幫助在操作期間達成極低接觸電阻及改良之熱循環及穩定性。根據本發明熱壓方法產生之熱電部件之接觸電阻可小於15μΩ-cm2，諸如10 μΩ-cm2或10μΩ-cm2以下(例如1-5μΩ-cm2，諸如1-2μΩ-cm2)。
圖6示意性地說明用於測試由如上文所述之熱壓方法形成之各種TE元件(臂)之接觸電阻之實驗裝置。藉助於電流引線I1及I2經由TE元件601提供電流，且在感測終端中之一者(例如探針603)如藉由虛線箭頭所指示沿部件601之長度移動至不同位置(例如自第一接觸金屬層602沿TE材料604移動至第二接觸金屬層606)時量測跨感測終端之電壓降V1及V2。藉由探針603量測之電壓與元件601之電阻成比例，且可用於測定元件601之接觸電阻。
圖7為具有由熱壓形成之鎳接觸層之p型BiTe熱電元件之電壓(其對應於接觸電阻)與距離之關係曲線。在該曲線中，區域A(0至約0.3mm)對應於第一鎳接觸層，區域B(約0.3至約1.6mm)對應於p型BiTe層，且區域C(約1.6至約2.0mm)對應於第二鎳接觸層。應注意量測電壓(其係與電阻成比例)之曲線在區域A與區域B之間的過渡區中實質上不包括間隙，且亦在區域B與C之間的過渡區中實質上不包括間隙。此表明元件之接觸電阻較低(例如約2μΩ-cm2)。在此實例中，p型BiTe熱電材料上之Ni接觸層之拉伸強度為約30MPa。
圖8A-8D為如上所述的具有由熱壓形成之鎳接觸層之p型BiTe(例如Sb摻雜之Bi2Te3)熱電部件之SEM影像(圖8A-8B)及能量色散光譜法(EDS)曲線(圖8C-8D)。在圖8A-8B中之p-BiTe熱電材料801與Ni接觸層803之間可見間層805。間層805對應於圖8C-8D之EDS曲線中之區域B，而鎳接觸層803及p型BiTe熱電材料層801分別對應於區域A及C。EDS曲線表明在此實例中之間層805具有約50μm之厚度且含有鎳及至少一種熱電材料成分(在此實例中亦即鉍、碲及/或銻)。此外，間層805充當障壁層以致抑制來自接觸層803之金屬材料擴散至熱電層801中。如圖8C-8D中所示，例如對應於熱電材料層801之區域C實質上不含鎳。
圖9為具有由熱壓形成之鎳接觸層之n型BiTe(例如Se摻雜之Bi2Te3)熱電部件之電壓與距離之關係曲線。在該曲線中，區域A(0至約0.4mm)對應於第一鎳接觸層，區域B(約0.4至約1.8mm)對應於n型BiTe層，且區域C(約1.8至約2.5mm)對應於第二鎳接觸層。在此實例中，在區域A與B及區域B與C之間的過渡區中之小間隙表明元件具有約10μΩ-cm2之接觸電阻。在此實例中，n型BiTe熱電材料上之Ni接觸層之拉伸強度為約17MPa。
圖10A-10D為如上所述的具有由熱壓形成之鎳接觸層之n型BiTe熱電部件之SEM影像(圖10A-10B)及EDS曲線(圖10C-10D)。在圖10A-10B中之n-BiTe熱電材料1001與Ni接觸層1003之間可見間層1005。間層1005對應於圖10C-10D之EDS曲線中之區域B，而鎳接觸層1003及n型BiTe熱電材料層1001分別對應於區域A及C。EDS曲線表明在此實例中之間層1005具有約10μm之厚度且含有鎳及至少一種n型熱電材料成分(在此實例中亦即鉍、碲及/或硒)。此外，間層1005充當障壁層以致抑制來自接觸層1003之金屬材料擴散至熱電層1001中。如圖10C-10D中所示，例如對應於熱電材料層1001之區域C實質上不含鎳。
圖11A及11B為顯示兩組熱電元件之接觸電阻及元件(包括熱吸收器)效率隨時間推移之百分比變化的曲線。標繪於圖11A中之第一組元件(比較元件)為BiTe熱電發電機元件，其中使用習知濺鍍及電鍍提供金屬接觸層。在比較元件中，接觸金屬層包括由濺鍍形成之20nm Ti層，接著為由濺鍍形成之400nm Ni層，及由電鍍形成之3μm Ni層。標繪於圖11B中之第二組元件(實施例元件)為BiTe熱電發電機元件，其已由熱壓300μm Ni接觸金屬層來形成(如上文所述)，但在其他方面與比較元件相同。如自曲線顯而易見，相比於比較元件，實施例元件就接觸電阻及元件效率而言展現隨時間推移之更大穩定性。如圖11B中所示，接觸電阻增加小於1%(例如經100-150小時增加0.1%-0.5%)且 元件效率降低小於2%(例如經100-150小時降低1.5%至1.9%)。
圖12A及12B為顯示兩組熱電發電機元件：如上文所述的具有由熱壓形成之接觸金屬層之實施例元件(圖12A，其與圖11B相同)及第二組比較元件(圖12B)之接觸電阻及元件效率隨時間推移之百分比變化的曲線。顯示於圖12B中之第二組比較元件為具有由熱噴塗形成之接觸金屬層之市售熱電元件。如自曲線可見，實施例元件之接觸電阻比比較元件之接觸電阻更穩定，且實施例元件展現與比較元件相類似之效率。
圖13為具有由熱壓形成之金屬接觸層之n型半豪斯勒熱電部件之電壓與距離之關係曲線。在此實例中之n型半豪斯勒材料為Hf1-x-yZrxTiyNiSn1-zSbz，其中，，且z=0.2。接觸層為鈦。區域A(0至約0.4mm)對應於第一鈦接觸層，區域B(約0.4至約2.3mm)對應於n型半豪斯勒層，且區域C(約2.3至約2.6mm)對應於第二鈦接觸層。應注意量測電壓(其係與電阻成比例)之曲線在區域A與區域B之間的過渡區中實質上不包括間隙，且在區域B與C之間的過渡區中實質上亦不包括間隙。此表明元件之接觸電阻較低(例如約1μΩ-cm2)。在此實例中，n型半豪斯勒熱電材料上之Ti接觸層之拉伸強度為約17MPa。
圖14A為如上所述的具有由熱壓形成之鈦接觸層之n型半豪斯勒熱電部件之SEM影像。圖14B顯示元件之EDS曲線，且圖14C為具有EDS光譜重疊之部件之放大SEM影像。圖14C顯示在Ti接觸層1403與n型半豪斯勒層1401之間存在間層1405。間層1405在圖15A-15C之SEM影像中亦顯而易見。此實施例中之間層1405具有約100μm之厚度。
圖16為具有由熱壓形成之金屬接觸層之p型半豪斯勒熱電部件之電壓與距離之關係曲線。此實例中之p型半豪斯勒材料為Hf0.5Zr0.5CoSn0.2Sb0.8。接觸層為藉由熱壓黏附於熱電材料之鈦箔。區 域A(0至約0.2mm)對應於第一鈦接觸層，區域B(約0.2至約3.8mm)對應於p型半豪斯勒層，且區域C(約3.8至約4.1mm)對應於第二鈦接觸層。應注意量測電壓(其係與電阻成比例)之曲線在區域A與區域B之間的過渡區中實質上不包括間隙，且在區域B與C之間的過渡區中實質上亦不包括間隙。此表明元件之接觸電阻較低(例如約1μΩ-cm2)。在此實例中，p型半豪斯勒熱電材料上之Ti接觸層之拉伸強度為約17MPa。
圖17A為如上所述的具有由熱壓形成之鈦接觸層之p型半豪斯勒熱電部件之SEM影像。圖17B顯示元件之EDS曲線，且圖17C為具有EDS光譜重疊之部件之放大SEM影像。圖17A及17C顯示在Ti接觸層1703與p型半豪斯勒層1701之間存在間層1705。間層1705在圖18A-18C之SEM影像中亦顯而易見。此實施例中之間層1705具有約5μm之厚度。
其他實施例
如圖19A中所示，單偶1900(亦即熱電轉換器元件之基本單元)可包括p型熱電材料臂1901A及n型熱電材料臂1901B。各臂1901可於臂之一個或兩個末端處具有金屬接觸層1903。可藉助於熱噴塗、電鍍或真空沈積(例如濺鍍)或藉由如上文所述之熱壓方法形成金屬接觸層2703。一對臂1901A、1901B熱耦合及電耦合於第一(例如熱)末端，例如以形成諸如pn接合點或p-金屬-n接合點之接合點。接合點可為由導電材料，諸如金屬製成之頭部1905。電連接器1907(例如金屬連接器)可連接至熱電臂1901A、1901B之第二(冷)末端，且可自頭部連接器1905側向地偏移以使得對於各對n型及p型臂，一個臂1901A(例如p型臂)接觸第一連接器1907，且另一臂1901B(例如n型臂)接觸第二連接器1907。各連接器1907可將熱電部件對與鄰接p型及n型熱電材料臂對(圖中未示)連接或將其連接至導電引線(圖中亦未示出)，該引線可用 於提取由單偶1900產生之電能。
在製造如圖19A中所示之單偶1900之典型方法中，使用適合之方法，諸如藉由熱壓在熱電材料1901A、1901B上形成金屬接觸層1903，且藉由軟焊、硬焊或其他接合技術將金屬接觸層1903接合至金屬頭部1905及/或金屬連接器1907。在一個實施例中，熱電材料臂1901A、1901B由p型及n型半豪斯勒熱電材料構成，金屬接觸層1903為鈦，且頭部1905及連接器1907為銅。
藉由熱壓在熱電材料上形成預製造金屬接觸層(例如金屬箔)可能存在某些挑戰。金屬接觸層與熱電臂之黏著強度可能不足以抑制在跨越臂之較大溫度差異(其對於高溫熱電應用為典型的)下之接觸區域周圍的熱應力。此外，用於金屬接觸層之材料或方法，諸如鎳或鈦無電極電鍍或熱噴塗為昂貴的。另外，金屬接觸層之存在使得熱電元件功率減損(例如藉助於金屬接觸中之熱及電阻損耗)，且在某些情況下達至三分之一的元件總功率可由於金屬接觸層而損耗。此外，必須在極高溫(例如>1000℃)下進行用於接合金屬接觸層之熱壓方法。最後，金屬化方法可由於高熱膨脹係數要求而限制頭部選擇。
圖19B說明單偶1902之替代實施例，其中熱電材料臂1905A、1905B直接接合至金屬頭部1905及金屬連接器1907。可藉由液態擴散，諸如硬焊或軟焊(例如使用熔化且流入頭部1905或連接器1907與鄰接熱電臂1901之間的接合點中之試件材料)或藉由固態擴散(例如包括熱電材料、金屬頭部/連接器材料及視情況存在之固體界面材料之材料中無一者經由熔化方法進行接合)將熱電材料臂1905A、1905B接合至金屬頭部1905或連接器1907。因此，使用直接接合技術，可於熱電材料臂1905A、1905B與金屬頭部1905或連接器1907之間的界面1907省去金屬接觸層。
圖19B之直接接合單偶1902可提供比圖19A中所顯示的具有金屬 接觸層1903之等效單偶1900更高之功率，因為在直接接合單偶1902中不存在來自金屬接觸層之功率損失。此外，本發明人已發現直接接合單偶1902可於熱電材料臂與頭部1905或連接器1907之間的界面1909具有高黏著強度(例如>35MPa，諸如>40MPa，包括35-45MPa，諸如約45MPa)，及低接觸電阻(例如小於15μΩ-cm2，諸如10μΩ-cm2或10μΩ-cm2以下，包括1-5μΩ-cm2，諸如1-2μΩ-cm2)。直接接合單偶1902亦可相比於具有金屬接觸層1903之等效單偶1900較便宜地製造，因為可消除用於金屬接觸層1903之材料及方法(例如Ni或Ti塗佈/熱壓)成本。另外，直接接合技術，諸如液態擴散(例如硬焊)或固態擴散，可於於比將金屬接觸層熱壓至熱電材料上低的溫度(例如<800℃)下進行。
在如圖19B中所示之單偶1902之各個實施例中，可由任何適合之熱電材料，諸如半豪斯勒材料、Bi2Te3、Bi2Te3-xSex(n型)/BixSe2-xTe3(p型)、SiGe(例如Si80Ge20)、PbTe、方鈷礦、Zn3Sb4、AgPbmSbTe2+m、Bi2Te3/Sb2Te3量子點超晶格(QDSL)、PbTe/PbSeTe QDSL、PbAgTe及其組合來製得熱電臂1901A、1901B。如2007年12月3日申請之美國專利申請案第11/949,353號(其以引用之方式併入本文中)中所述，材料可包含壓實奈米粒子或嵌入塊狀基質材料中之奈米粒子。在較佳實施例中，熱電材料包含半豪斯勒材料。可用於直接接合方法中之適合之半豪斯勒材料及製造半豪斯勒熱電部件之方法可包括(但不限於)描述於2011年12月19日申請之美國專利申請案第13/330,216號及2012年12月19日申請之美國專利申請案第13/719,966號中之材料及方法，兩個專利申請案之全部內容均出於所有目的以引用之方式併入本文中。半豪斯勒(HH)為作為用於發電之高溫熱電材料具有巨大潛能之金屬間化合物。HH為具有式MCoSb(p型)及MNiSn(n型)之錯合物，其中M可為Ti或Zr或Hf或Fe或該等元素中之兩個或三個 之組合。Sn及Sb可經Sn/Sb中之另一者取代；Co及Ni可經Ir及Pd或Nb取代。
頭部1905及/或連接器1907可由任何適合之導電材料，諸如金屬材料，包括銀、銅、鎳、鎳-鐵合金(例如NixFe1-x)(諸如INVAR®)、不鏽鋼、鋁、鈦及其各種組合及合金形成。
在一個實施例中，可使用硬焊方法將熱電材料臂1905A、1905B直接接合至頭部1905及/或連接器1907。硬焊為使用填充物材料接合兩種材料之技術，在該填充物材料之熔點以上對其進行加熱且使其藉助於合金或毛細作用流入兩種材料之間的界面中。液體硬焊材料隨後經冷卻以將兩種材料接合在一起。通常在足以熔化硬焊材料而不熔化待接合之材料之溫度下進行硬焊。加熱方法可包括爐加熱、IR加熱、感應加熱、電流加熱等。通常在低於焊接過程(其中兩種材料之間的接點熔化)之溫度下進行硬焊過程，且可在約450℃與900℃之間的溫度下進行。硬焊材料可呈鄰接地安置於兩種材料之界面的固體棒、線或預成型坯形式，且可在於硬焊材料之熔化溫度以上加熱硬焊材料時固持(例如按壓)抵靠於該界面。液化硬焊材料藉助於合金或毛細作用「以毛細方式」進入材料之間的間隙中以接合材料。適合之硬焊材料可包括例如銀、銅、基於銀-銅之合金、鋁合金、鎳合金、鈦合金等。軟焊為類似液態擴散接合方法，其通常於較低溫度(例如<450℃)下進行且可用於各個實施例中，諸如低溫應用(例如將低溫熱電材料(諸如BiTe)直接接合至頭部/連接器及/或將熱電臂之「冷」側接合至連接器)中。
圖20為使用銀-銅硬焊材料直接接合至金屬(Fe-Ni)頭部1905之一對半豪斯勒熱電材料臂1901A、1901B之光學顯微照片。如圖20中所示，接合實質上不含破裂及空隙。
圖21A及B為顯示Fe-Ni頭部1905與p型半豪斯勒(含Hf-Sb-Co-Zr) 熱電材料臂1901A(圖21A)及n型半豪斯勒(含Hf-Ti-Zr-Ni-Sn)熱電材料臂1901B之間的相互擴散之接合區域之掃描電子顯微鏡(SEM)影像。頭部1905與熱電材料臂1901A、1901B之間的界面區域2001、2003包括Ag-Cu硬焊材料以及頭部材料(Fe-Ni)。在此等兩個實例中，熱電材料臂1901A、1901B與頭部材料1905之間的初始機械強度>40MPa(約45MPa)。
圖22A及B為藉由硬焊直接接合至金屬頭部之p型(圖22A)及n型(圖22B)半豪斯勒熱電臂之電壓(其對應於接觸電阻)與距離之關係曲線。在曲線中，區域A(0至約0.4mm)對應於金屬頭部，且區域B對應於半豪斯勒熱電臂。應注意量測電壓(其係與電阻成比例)之曲線在區域A與區域B之間的過渡區中實質上不包括間隙。此表明元件之接觸電阻較低(例如1-2μΩ-cm2或1-2μΩ-cm2以下)。
圖23為說明來自使用直接接合(硬焊)技術形成之熱電元件之長期測試之資料的曲線。曲線說明功率輸出及電阻(y軸)經1000次熱循環(x軸)之百分比變化。如圖23中所示，實施例元件顯示經持續二十天之1000次循環<1%之功率輸出衰減。在每次循環中，加熱元件之熱側至600℃，而元件冷側處於100℃，且元件固持於600℃(熱側)及100℃(冷側)半小時，隨後將熱側冷卻至100℃。總體而言，每次循環需要30-40分鐘。結果表明金屬頭部與半豪斯勒材料之間的界面區域就接觸電阻及元件功率輸出而言隨時間推移而展現較大穩定性。
表1說明實施例元件與比較元件之間的比較資料。實施例元件為如上文所述之半豪斯勒熱電轉換器元件，其中熱電臂藉由直接接合(例如硬焊)技術接合至金屬頭部。比較元件為相同半豪斯勒熱電轉換器元件，但具有藉由熱壓在熱電材料臂上形成之鈦接觸層，且金屬頭部係藉由硬焊附接至鈦接觸層。
在另一實施例中，熱電材料臂1901A、1901B可在存在或不存在固體界面材料之情況下使用固態擴散直接接合至頭部1905及/或連接器1907。熱電材料可為半導體材料，諸如錯合物半導體(例如半豪斯勒材料)。在一個實施例中，頭部1905及/或連接器1907可包含易於擴散至半導體材料中之材料，諸如鎳。頭部1905及/或連接器1907可包含鎳、銀、銅、鎳-鐵合金(例如NixFe1-x)(諸如INVAR®)、鈦及其各種組合及合金。熱電材料臂1901A、1901B可在不於臂與頭部/連接器之間使用界面材料之情況下藉由固態擴散直接接合至頭部1905及/或連接器1907。在其他實施例中，固態擴散接合可利用位於熱電材料臂1901A、1901B與頭部1905及/或連接器1907之間的固體界面材料。固體界面材料可包含易於擴散至熱電臂材料(例如半導體材料，諸如半豪斯勒材料)及頭部或連接器材料(例如金屬或金屬合金)二者中之材料。舉例而言，固體界面材料可包含銀，且可包含銀奈米粒子。固態擴散接合方法通常包括將待接合組件固持於高溫、高壓負荷(例如約10-100MPa)下，其可於保護性氛圍或真空環境或空氣中。負荷通常不足以引起材料之宏觀變形，且溫度通常小於待接合之材料之熔化溫度，且可例如為至少一種待接合之材料之熔點溫度之0.5-0.8。組件係藉助於組件之一或多種成分材料之相互擴散進行接合。頭部1905及/或連接器1907可藉由在存在或不存在任何固體界面材料之情況下於高溫(例如<1200℃，諸如450-1000℃)下壓製頭部1905或連接器1907抵靠 於臂1901A、1901B而直接接合至一或多個熱電材料臂1901A、1901B。
前述方法描述僅作為例示性實例而提供且並不意欲要求或暗示各個實施例之步驟必須以所呈現之次序執行。如熟習此項技術者應瞭解，可以任何次序執行前述實施例中之步驟之次序。諸如「其後」、「隨後」、「然後」等詞語未必意欲限制步驟之次序；此等詞語可用於經由方法之描述導引讀者。另外，任何提及呈單數形式之申請專利範圍部件(例如，使用冠詞「一」或「該」)不應解釋為將部件限於單數形式。
此外，任何本文所述之實施例之任何步驟或部件可用於任何其他實施例。
提供對所揭示態樣之前述描述，以使得任一熟習此項技術者能夠製造或使用本發明。對於熟習此項技術者而言，對此等態樣之各種修改將易於顯而易見，且可在不背離本發明之範疇的情況下將本文中所界定之一般原理應用於其他態樣。因此，本發明並不意欲限於本文所展示之態樣，而應符合與本文中所揭示之原理及新穎特徵一致的最廣泛範疇。
1901A‧‧‧臂
1901B‧‧‧臂
1902‧‧‧單偶
1905‧‧‧頭部
1909‧‧‧界面

Claims (33)

  1. 一種製造熱電元件之方法，其包含：使用直接接合方法將至少一個熱電材料臂接合至頭部及電連接器中之至少一者。
  2. 如請求項1之方法，其中該直接接合方法包含液態及固態擴散接合方法中之至少一者。
  3. 如請求項2之方法，其中直接接合方法包含液態擴散接合方法，其包含硬焊及軟焊中之至少一者。
  4. 如請求項3之方法，其中該液態擴散接合方法包含硬焊。
  5. 如請求項2之方法，其中該直接接合方法包含固態擴散接合方法。
  6. 如請求項5之方法，其中該固態擴散接合方法係在該熱電材料臂與頭部及電連接器中之至少一者之間無固體界面材料之情況下進行。
  7. 如請求項5之方法，其中該固態擴散接合方法係在該熱電材料臂與頭部及電連接器中之至少一者之間使用固體界面材料來進行。
  8. 如請求項7之方法，其中該固體界面材料包含銀奈米粒子。
  9. 如請求項1之方法，其中該熱電材料臂在該臂與該頭部或電連接器之間不包括金屬接觸層。
  10. 如請求項1之方法，其中該熱電材料臂包含半豪斯勒(half-Heusler)材料。
  11. 如請求項1之方法，其中使用直接接合方法將至少兩個熱電材料臂接合至頭部以提供單偶。
  12. 如請求項1之方法，其中該熱電材料臂與該頭部或電連接器之間 的黏著強度大於約35MPa。
  13. 如請求項1之方法，其中該熱電材料臂與該頭部或電連接器之間的接觸電阻小於15μΩ-cm2。
  14. 如請求項1之方法，其中該直接接合方法係在約450-1000℃之間的溫度下進行。
  15. 如請求項1之方法，其中該頭部或電連接器為金屬材料。
  16. 如請求項15之方法，其中該金屬材料包含以下中之至少一者：銀、銅、鎳、鎳-鐵合金、不鏽鋼、鋁及鈦。
  17. 如請求項4之方法，其中該硬焊包含在該熱電材料臂與該頭部或電連接器之間的界面處或其附近安置硬焊材料，及熔化該硬焊材料以使得該硬焊材料藉助於合金或毛細作用流動至該界面中從而將該熱電材料臂接合至該頭部或電連接器。
  18. 如請求項17之方法，其中該硬焊材料包含以下中之至少一者：銀、銅、基於銀-銅之合金、鋁合金、鎳合金及鈦合金。
  19. 如請求項5之方法，其中該固態擴散包含在小於該臂或該頭部或連接器之熔化溫度之高溫下將該熱電材料臂及該頭部或電連接器固持於負荷下持續足以藉助於該臂或該頭部或電連接器中之至少一種成分材料之相互擴散將該熱電材料臂接合至該頭部或電連接器之時段。
  20. 如請求項19之方法，其中該至少一種成分材料包含以下中之至少一者：銀、銅、基於銀-銅之合金、鋁合金、鎳合金及鈦合金。
  21. 如請求項5之方法，其中該固態擴散包含在小於該臂、該固體界面材料或該頭部或連接器之熔化溫度之高溫下將該熱電材料臂、該頭部或電連接器及位於該臂與該頭部或電連接器之間的固體界面材料固持於負荷下持續足以藉助於該臂、該固體界面 材料或該頭部或電連接器中之至少一種成分材料之相互擴散接合該熱電材料臂、該固體界面材料及該頭部或電連接器之時段。
  22. 一種熱電元件，其係藉由如請求項1之方法產生。
  23. 一種熱電元件，其包含：包含導電頭部及p型熱電材料臂及n型熱電材料臂之單偶，其中在各臂之該熱電材料與該頭部之間的界面處具有直接接合。
  24. 如請求項23之熱電元件，其中該直接接合在該界面處包含硬焊。
  25. 如請求項23之熱電元件，其中該直接接合包含頭部及熱電材料之相互擴散。
  26. 如請求項23之熱電元件，其中該直接接合包含頭部及熱電材料之相互擴散，其中固體界面材料定位於各臂與該頭部之間。
  27. 如請求項23之熱電元件，其中該單偶在該等熱電臂與該頭部之間不包括金屬接觸層。
  28. 如請求項23之熱電元件，其中該p型熱電材料臂及該n型熱電材料臂中之至少一者包含半豪斯勒材料。
  29. 如請求項23之熱電元件，其中該p型熱電材料臂及該n型熱電材料臂中之至少一者與該頭部之間的黏著強度大於約35MPa。
  30. 如請求項23之熱電元件，其中該p型熱電材料臂及該n型熱電材料臂中之至少一者與該頭部之間的接觸電阻小於15μΩ-cm2。
  31. 如請求項23之熱電元件，其中該頭部為金屬材料。
  32. 如請求項31之熱電材料，其中該金屬材料包含以下中之至少一者：銀、銅、鎳、鎳-鐵合金、不鏽鋼、鋁及鈦。
  33. 如請求項24之熱電元件，其中該硬焊包含以下中之至少一者：銀、銅、基於銀-銅之合金、鋁合金、鎳合金及鈦合金。
TW103109324A 2013-03-14 2014-03-14 使用直接接合之熱電元件製造 TW201448294A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361783333P 2013-03-14 2013-03-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201448294A true TW201448294A (zh) 2014-12-16

Family

ID=51625203

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW103109324A TW201448294A (zh) 2013-03-14 2014-03-14 使用直接接合之熱電元件製造

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20160163948A1 (zh)
TW (1) TW201448294A (zh)
WO (1) WO2014159572A1 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105209872B (zh) * 2013-03-22 2019-02-19 沃特世科技公司 热电堆差示扫描量热仪传感器
US11024789B2 (en) * 2013-12-06 2021-06-01 Sridhar Kasichainula Flexible encapsulation of a flexible thin-film based thermoelectric device with sputter deposited layer of N-type and P-type thermoelectric legs
TW201622190A (zh) * 2014-12-10 2016-06-16 財團法人工業技術研究院 熱電模組
DE102017204887B4 (de) 2017-03-23 2020-07-23 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verfahren mit Nutzung eines Flüssigmetalls zur Fügung thermoelektrischer Module in einem SLID-Prozess und damit hergestellte Anordnung und Verwendung zur Fügung thermoelektrischer Module
KR20180114694A (ko) 2017-04-11 2018-10-19 한국에너지기술연구원 스커테루다이트 열전소재의 Fe-Ni/Ti 메탈라이징 방법, 스커테루다이트 열전소재용 Fe-Ni/Ti 다층 메탈라이징 구조, Fe-Ni/Ti 메탈라이징 처리된 스커테루다이트 열전소재 및 이의 제조방법
US11167375B2 (en) 2018-08-10 2021-11-09 The Research Foundation For The State University Of New York Additive manufacturing processes and additively manufactured products
GB2577572A (en) 2018-09-28 2020-04-01 Sumitomo Chemical Co Thermoelectric device
US11961782B2 (en) * 2020-02-10 2024-04-16 Semiconductor Components Industries, Llc Integration of semiconductor device assemblies with thermal dissipation mechanisms

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7589417B2 (en) * 2004-02-12 2009-09-15 Intel Corporation Microelectronic assembly having thermoelectric elements to cool a die and a method of making the same
US7679203B2 (en) * 2006-03-03 2010-03-16 Nextreme Thermal Solutions, Inc. Methods of forming thermoelectric devices using islands of thermoelectric material and related structures
JP2011222553A (ja) * 2010-04-02 2011-11-04 Denso Corp 半導体チップ内蔵配線基板及びその製造方法
JP5077448B2 (ja) * 2010-04-02 2012-11-21 株式会社デンソー 半導体チップ内蔵配線基板及びその製造方法
WO2011159804A2 (en) * 2010-06-15 2011-12-22 California Institute Of Technology Electrical contacts for skutterudite thermoelectric materials

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014159572A1 (en) 2014-10-02
US20160163948A1 (en) 2016-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW201448294A (zh) 使用直接接合之熱電元件製造
EP2377175B1 (en) Method for fabricating thermoelectric device
TWI505522B (zh) Method for manufacturing thermoelectric conversion module
EP1324400A1 (en) Thermoelectric conversion element
EP2412039A2 (en) Thermoelectric device, electrode materials and method for fabricating thereof
US9837594B2 (en) Thermoelectric module, method for producing a thermoelectric module and use of a metallic glass or a sintered material
KR20120086190A (ko) 나노 구조의 벌크소재를 이용한 열전소자와 이를 포함하는 열전모듈 및 그의 제조 방법
TWI605620B (zh) 熱電模組及其製造方法
JP2007109942A (ja) 熱電モジュール及び熱電モジュールの製造方法
JP2006319210A (ja) 熱電変換素子の製造方法
JP2001267642A (ja) 熱電変換モジュールの製造方法
JP6332468B2 (ja) 熱電変換素子、その製造方法および熱電変換モジュール
CN103187519B (zh) 热电模块及其制造方法
KR101801367B1 (ko) 열전소자의 제조 방법
WO2006043402A1 (ja) 熱電変換モジュール
WO2010007729A1 (ja) 熱発電デバイスの製造方法
JP4584034B2 (ja) 熱電モジュール
US9960335B2 (en) Thermoelectric element, thermoelectric module and method of manufacturing thermoelectric element
JP2018160560A (ja) 熱電変換モジュールおよびその製造方法
JPH09172204A (ja) 熱電変換装置およびその製造方法
KR100811012B1 (ko) 열전발전용 ｐ-ｎ 모듈 및 그 제조방법
JP2018152499A (ja) 熱電変換モジュール及びその製造方法
US20140102498A1 (en) Methods of Fabricating Thermoelectric Elements
JPH1168172A (ja) シリコン−ゲルマニウム系材料の接合方法および熱電変換モジュールの製造方法ならびに熱電変換モジュール
CN113016082A (zh) 锡基热电转换元件以及锡基热电转换模块