本發(fā)明屬于熱電轉(zhuǎn)化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種熱電能量采集器及其制備方法，特別是涉及一種雙通孔結(jié)構(gòu)的微型熱電能量采集器及其制備方法。

背景技術(shù)：

熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)是一種基于材料的塞貝克效應(yīng)將熱能直接轉(zhuǎn)化成電能的電力技術(shù)。作為一種新能源和可再生能源的利用技術(shù)，由于其體積小、質(zhì)量輕、壽命長、無機(jī)械運(yùn)動部件、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)引起了國內(nèi)外科研人員的廣泛關(guān)注。熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)能夠充分利用工業(yè)余熱、廢熱、地?zé)岬鹊推肺荒茉?，為解決能源危機(jī)帶來新的希望。

由于每個熱電單元輸出的電壓很低，為了獲得較高的電壓以滿足實(shí)際應(yīng)用的需求，通常將很多熱電偶對串聯(lián)成熱電堆，從而獲得具有較高輸出電壓的熱電能量采集器。

根據(jù)熱流流經(jīng)方向的不同，熱電能量采集器主要分為垂直結(jié)構(gòu)和平面結(jié)構(gòu)。垂直結(jié)構(gòu)由于熱電偶臂端面與導(dǎo)熱襯底接觸面積較大，有良好的接觸，可以降低接觸熱阻和接觸電阻，但也因較大的接觸面導(dǎo)致器件具有較低的集成度。平面結(jié)構(gòu)一般為熱流方向沿?zé)犭娕急叟c導(dǎo)熱襯底平行的薄膜熱電偶器件。相比垂直結(jié)構(gòu)的熱電能量采集器，平面結(jié)構(gòu)的器件熱流路徑不及前者，但由于其具有較小的接觸面，從而導(dǎo)致器件具有較高的集成度。但是由于器件內(nèi)部的接觸電阻和接觸熱阻都比較大，以及制備這種結(jié)構(gòu)所使用的材料本身熱電優(yōu)值系數(shù)低，導(dǎo)致器件的溫差利用率低、輸出功率較小。

熱電能量采集器的研究工作主要集中在兩方面：1、尋找易于加工的具有高優(yōu)值系數(shù)的熱電材料；2、優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)，使溫差盡可能的落在熱電偶臂兩端。熱電能量采集器的發(fā)展目標(biāo)是運(yùn)用具有較高熱電優(yōu)值系數(shù)的材料制備易于加工和集成的具有良好熱流路徑的器件。

因此，提供一種新型熱電能量采集器及其制備方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種雙通孔結(jié)構(gòu)的微型熱電能量采集器及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中平面結(jié)構(gòu)的熱電能量采集器接觸熱阻和接觸電阻高、垂直結(jié)構(gòu)的熱電能量采集器集成度低的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種雙通孔結(jié)構(gòu)的微型熱電能量采集器， 所述采集器至少包括：底部鍵合片和頂部鍵合片；

所述底部鍵合片至少包括：

底部導(dǎo)熱板，表面形成有底部絕緣層；

圖形化的底部電連接層，形成于所述底部絕緣層的表面；

多個熱電偶對，形成于所述圖形化的底部電連接層表面，每一個熱電偶對包括第一熱電層和非接觸式的包圍在所述第一熱電層周圍的第二熱電層；

底部鍵合層，形成于所述第一熱電層和第二熱電層的表面；

所述頂部鍵合片至少包括：

頂部導(dǎo)熱板，表面形成有頂部絕緣層；

圖形化的頂部電連接層，形成于所述頂部絕緣層的表面；

頂部鍵合層，形成于所述頂部電連接層的表面，所述頂部鍵合層與所述底部鍵合層鍵合接觸；

絕緣層，形成于所述圖形化的頂部電連接層之間以及所述頂部鍵合層之間，通過所述頂部電連接層將多個熱電偶對串聯(lián)形成熱電偶陣列。可選地，所述第一熱電層為圓柱形，所述第二熱電層為環(huán)形。

可選地，所述頂部電連接層至少包括第一電連接層和第二電連接層；所述第一電連接層的形狀與第一熱電層的形狀相匹配，且通過所述頂部鍵合層和底部鍵合層與所述第一熱電層接觸電連；所述第二電連接層的形狀與第二熱電層的形狀相匹配，且通過所述頂部鍵合層和底部鍵合層與所述第二熱電層接觸電連。

可選地，所述方法至少包括步驟：底部鍵合片的制作、頂部鍵合片的制作以及所述底部鍵合片和頂部鍵合片的鍵合。

本發(fā)明還提供一種雙通孔結(jié)構(gòu)的微型熱電能量采集器的制備方法，所述底部鍵合片的制作至少包括步驟：

(1a)提供一底部導(dǎo)熱板，在所述底部導(dǎo)熱板表面依次形成底部絕緣層、底部電連接層以及光刻膠層；

(1b)在所述光刻膠層中形成暴露所述底部電連接層的多個通孔以及包圍在每個通孔周圍的環(huán)形溝槽，所述通孔中填充有第一熱電層，所述環(huán)形溝槽中填充有第二熱電層，所述第一熱電層和第二熱電層構(gòu)成多個熱電偶對；

(1c)在所述第一熱電層和第二熱電層表面形成底部鍵合層；

(1d)去除所述環(huán)形溝槽以外的光刻膠層，暴露出所述底部電連接層，之后刻蝕去除暴露的所述底部電連接層，使整個底部電連接層圖形化；

(1e)去除所述第一熱電層和第二熱電層之間的光刻膠層；

所述頂部鍵合片的制作至少包括步驟：

(2a)提供一頂部導(dǎo)熱板，在所述頂部導(dǎo)熱板表面形成頂部絕緣層；

(2b)在所述頂部絕緣層表面形成圖形化的頂部電連接層；

(2c)在頂部電連接層之間的頂部絕緣層表面以及部分頂部電連接層的表面覆蓋絕緣層；

(2d)在未被所述絕緣層覆蓋的頂部電連接層表面形成頂部鍵合層；

最后將所述底部鍵合層和頂部鍵合層進(jìn)行鍵合，通過所述頂部電連接層將多個熱電偶對串聯(lián)形成熱電偶陣列。

可選地，所述步驟(1a)中底部導(dǎo)熱板采用硅片，通過氧化工藝在所述硅片表面生長二氧化硅作為底部絕緣層。

可選地，所述步驟(1a)中通過濺射工藝形成底部電連接層，所述底部電連接層選擇為Ti/Au、Ti/Cu、TiW/Au或者TiW/Cu。

可選地，所述步驟(1a)中光刻膠層的厚度等于后續(xù)制作的第一熱電層和第二熱電層的高度。

可選地，所述步驟(1b)中以所述底部電連接層為種子層，通過電鍍工藝分別在所述通孔和環(huán)形溝槽中形成第一熱電層和第二熱電層。

可選地，所述步驟(1b)具體包括：先進(jìn)行第一次光刻，在所述光刻膠層中形成暴露所述底部電連接層的多個通孔，接著在所述通孔中填充第一熱電層；再進(jìn)行第二次光刻，形成包圍所述通孔的環(huán)形溝槽，在所述環(huán)形溝槽中填充第二熱電層。

可選地，所述步驟(1b)具體包括：先進(jìn)行第一次光刻，在所述光刻膠層中形成暴露所述底部電連接層的多個環(huán)形溝槽，接著在所述環(huán)形溝槽中填充第二熱電層；再進(jìn)行第二次光刻，形成由所述環(huán)形溝槽包圍的通孔，在所述通孔中填充第一熱電層。

可選地，在所述步驟(1b)和步驟(1c)之間還包括表面平坦化步驟。

可選地，所述第一熱電層和第二熱電層為不同的材料或者為同種材料經(jīng)過不同類型摻雜形成的N型熱電材料和P型熱電材料。

可選地，所述第一熱電層為Cu、Ni或Bi-Te合金，所述第二熱電層為Cu、Ni或Bi-Te合金。

可選地，所述步驟(1c)具體過程為：在步驟(1b)獲得的結(jié)構(gòu)表面旋涂光刻膠，并圖形化所述光刻膠，形成暴露所述第一熱電層和第二熱電層的開口，之后通過電鍍工藝在開口中填充底部鍵合層，所述底部鍵合層為Sn或者Au。

可選地，所述步驟(2a)中頂部導(dǎo)熱板采用硅片，通過氧化工藝在所述硅片表面生長二 氧化硅作為頂部絕緣層。

可選地，所述頂部電連接層為Ti/Au或TiW/Au，所述頂部鍵合層為Au。

本發(fā)明再提供一種雙通孔結(jié)構(gòu)的微型熱電能量采集器的制備方法，所述方法至少包括步驟：底部鍵合片的制作、頂部鍵合片的制作以及所述底部鍵合片和頂部鍵合片的鍵合；

所述底部鍵合片的制作至少包括步驟：

(1A)提供一底部導(dǎo)熱板和一襯底，在所述底部導(dǎo)熱板表面依次形成底部絕緣層和第一鍵合層，在所述襯底表面形成第二鍵合層；

(1B)鍵合所述第一鍵合層和第二鍵合層，鍵合后的所述第一鍵合層和第二鍵合層構(gòu)成底部電連接層，減薄所述襯底；

(1C)在所述襯底中形成暴露所述底部電連接層的多個通孔以及包圍在每個通孔周圍的環(huán)形溝槽，所述通孔中填充有第一熱電層，所述環(huán)形溝槽中填充有第二熱電層，所述第一熱電層和第二熱電層構(gòu)成多個熱電偶對；

(1D)在所述第一熱電層和第二熱電層表面形成底部鍵合層；

(1E)去除所述環(huán)形溝槽以外的襯底，暴露出所述底部電連接層，之后刻蝕去除暴露的所述底部電連接層，使整個底部電連接層圖形化；

(1F)去除所述第一熱電層和第二熱電層之間的襯底。

所述頂部鍵合片的制作至少包括步驟：

(2A)提供一頂部導(dǎo)熱板，在所述底部導(dǎo)熱板表面形成頂部絕緣層；

(2B)在所述頂部絕緣層表面形成圖形化的頂部電連接層；

(2C)在頂部電連接層之間的頂部絕緣層表面以及部分頂部電連接層的表面覆蓋絕緣層；

(2D)在未被所述絕緣層覆蓋的頂部電連接層表面形成頂部鍵合層；

最后將所述底部鍵合層和頂部鍵合層進(jìn)行鍵合，通過所述頂部電連接層將多個熱電偶對串聯(lián)形成熱電偶陣列。

可選地，所述襯底為硅襯底，所述第一鍵合層和第二鍵合層均為Ti/Au或TiW/Au，所述第一鍵合層和第二鍵合層為Au-Au鍵合。

如上所述，本發(fā)明的雙通孔結(jié)構(gòu)的微型熱電能量采集器及其制備方法，具有以下有益效果：本發(fā)明采用雙通孔結(jié)構(gòu)，即：環(huán)形溝槽和通孔。在雙通孔結(jié)構(gòu)中分別填充第一熱電層和第二熱電層，形成熱電偶對，并通過頂部電連接層實(shí)現(xiàn)熱電偶對之間的串聯(lián)，得到熱電偶陣列，即微型熱電能量采集器。本發(fā)明的熱電能量采集器與傳統(tǒng)平面結(jié)構(gòu)的采集器相比，其雙通孔結(jié)構(gòu)熱電偶臂端面與導(dǎo)熱板之間具有較大的接觸面積，可以降低接觸熱阻和接觸電阻， 提高器件的溫差利用率和發(fā)電功率；同時，相比垂直結(jié)構(gòu)分立的熱電偶臂陣列，這種雙通孔結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步提高器件的集成度。

附圖說明

圖1～圖15為本發(fā)明實(shí)施例二中制備方法的結(jié)構(gòu)流程圖。

圖16～圖20為本發(fā)明實(shí)施例三中制備方法的結(jié)構(gòu)流程圖。

元件標(biāo)號說明

10 底部鍵合片

101 底部導(dǎo)熱板

102 底部絕緣層

103 底部電連接層

104 光刻膠層

105 環(huán)形溝槽

106 通孔

107 第二熱電層

108 第一熱電層

109 開口

110 底部鍵合層

111 光刻膠

20 頂部鍵合片

201 頂部導(dǎo)熱板

202 頂部絕緣層

203 頂部電連接層

2031 第一電連接層

2032 第二電連接層

204 絕緣層

205 頂部鍵合層

301 襯底

302 第一鍵合層

303 第二鍵合層

具體實(shí)施方式

以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實(shí)施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。

請參閱附圖。需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。

實(shí)施例一

如圖14所示，本實(shí)施例提供一種雙通孔結(jié)構(gòu)的微型熱電能量采集器，所述采集器至少包括：底部鍵合片10和頂部鍵合片20。

如圖9和圖14所示，所述底部鍵合片10至少包括：底部導(dǎo)熱板101、底部絕緣層102、底部電連接層103、多個熱電偶對和底部鍵合層110。

所述底部絕緣層102形成于所述底部導(dǎo)熱板101表面。所述底部導(dǎo)熱板101可以是普通硅片，通過對硅片表面進(jìn)行氧化形成二氧化硅層作為底部絕緣層102。

所述底部電連接層103形成于所述底部絕緣層102的表面，并且所述底部電連接層103為圖形化的底部電連接層。

所述多個熱電偶對形成于所述圖形化的底部電連接層103表面。一個底部電連接層103表面容納一個熱電偶對。每一個熱電偶對包括第一熱電層108和非接觸式的包圍在所述第一熱電層108周圍的第二熱電層107。優(yōu)選地，所述第一熱電層108可以是圓柱形，所述第二熱電層107為環(huán)形，由環(huán)形的第二熱電層107包圍所述圓柱形的第一熱電層108，如圖4b所示結(jié)構(gòu)。這種熱電偶對的結(jié)構(gòu)，其端面與導(dǎo)熱板之間具有較大的接觸面積，這樣可以降低接觸熱阻和接觸電阻，提高器件的溫差利用率和發(fā)電功率。

所述底部鍵合層110形成于所述第一熱電層108和第二熱電層107的表面，用于底部鍵合片10和頂部鍵合片20之間的鍵合。

如圖13和圖14所示，所述頂部鍵合片20至少包括：頂部導(dǎo)熱板201、頂部絕緣層202、頂部電連接層203、絕緣層204和頂部鍵合層205。

所述頂部絕緣層202形成于所述頂部導(dǎo)熱板表面201。所述頂部導(dǎo)熱板201可以是普通硅 片，通過對硅片表面進(jìn)行氧化形成二氧化硅層作為頂部絕緣層202。

所述頂部電連接層203形成于所述頂部絕緣層202的表面，并且所述頂部電連接層203為圖形化的頂部電連接層，如圖11b俯視圖所示。圖形化的頂部電連接層203至少包括：第一電連接層2031和第二電連接層2032；所述第一電連接層2031的形狀與第一熱電層108的形狀相匹配，且通過所述頂部鍵合層205和底部鍵合層110與所述第一熱電層107接觸電連；所述第二電連接層2032的形狀與第二熱電層107的形狀相匹配，且通過所述頂部鍵合層205和底部鍵合層110與所述第二熱電層107接觸電連。相鄰熱電偶對之間的第一電連接層2031和第二電連接層2032順次連接，從而將所有熱電偶串聯(lián)起來。

所述頂部鍵合層205形成于所述頂部電連接層203的表面，所述頂部鍵合層205與所述底部鍵合層110鍵合接觸，如圖14所示。

所述絕緣層204形成于所述圖形化的頂部電連接層203之間以及所述頂部鍵合層205之間，通過所述頂部電連接層203將多個熱電偶對串聯(lián)形成熱電偶陣列。

實(shí)施例二

本發(fā)明提供一種制備方法，用于制備實(shí)施例一中雙通孔結(jié)構(gòu)的微型熱電能量采集器，所述制備方法至少包括如下步驟：底部鍵合片的制作、頂部鍵合片的制作以及所述底部鍵合片和頂部鍵合片的鍵合。

需要說明的是，所述底部鍵合片和頂部鍵合片可以同時制作，可以先制作底部鍵合片或者頂部鍵合片。一般，根據(jù)工藝時間的長短，工藝時間較長的先做。

下面先介紹底部鍵合片10的制備方法，如下：

首先執(zhí)行步驟1a)，如圖1所示，提供一底部導(dǎo)熱板101，在所述底部導(dǎo)熱板101表面依次形成底部絕緣層102、底部電連接層103以及光刻膠層104。

例如，使用普通硅片作為底部導(dǎo)熱板101。在硅片表面氧化生長足夠厚的二氧化硅作為底部絕緣層102。然后，利用金屬濺射工藝在所述底部絕緣層102表面濺射Ti/Au金屬層作為底部電連接層103，所述Ti/Au金屬層可以作為后期電鍍熱電層的種子層，并且所述Ti/Au金屬層也是熱電偶對的底部金屬電極。再在所述Ti/Au金屬層旋涂厚厚的SU-8光刻膠作為光刻膠層104。

所述光刻膠層104時用于制作器件的模具，光刻膠層104的厚度即為后續(xù)制作的熱電偶臂(第一熱電層108和第二熱電層107)的高度。

在其他實(shí)施例中，所述底部電連接層103還可以是Ti/Cu、TiW/Au或者TiW/Cu等等，在此不限。

然后執(zhí)行步驟1b)，如圖2a～圖5所示，在所述光刻膠層104中形成暴露所述底部電連接層103的多個通孔106以及包圍在每個通孔106周圍的環(huán)形溝槽105，所述通孔106中填充有第一熱電層108，所述環(huán)形溝槽105中填充有第二熱電層107，所述第一熱電層108和第二熱電層107構(gòu)成多個熱電偶對。

可以以所述底部電連接層103為種子層，通過電鍍工藝分別在所述通孔106和環(huán)形溝槽105中形成第一熱電層108和第二熱電層107。

在該步驟中，制作第一熱電層108和第二熱電層107的順序可以互換。

例如，可以先制作第二熱電層，再制作第一熱電層。具體地，如圖2a和2b所示(圖2b為俯視圖，圖2a為沿圖2b虛線方向的剖視圖)，先進(jìn)行第一次光刻，在所述光刻膠層104中形成暴露所述底部電連接層103的多個環(huán)形溝槽105，接著，如圖3所示，在所述環(huán)形溝槽105中填充第二熱電層107；再如圖4a和4b所示(圖4b為俯視圖，圖4a為沿圖4b虛線方向的剖視圖)，再進(jìn)行第二次光刻，形成由所述環(huán)形溝槽105包圍的通孔106；再如圖5所示，在所述通孔106中填充第一熱電層108。

也可以先制作第一熱電層108，再制作第二熱電層107。具體地，先進(jìn)行第一次光刻，在所述光刻膠層中形成暴露所述底部電連接層的多個通孔，接著，在所述通孔中填充第一熱電層；進(jìn)行第二次光刻，形成包圍所述通孔的環(huán)形溝槽；在所述環(huán)形溝槽中填充第二熱電層。

所述第一熱電層108和第二熱電層107均選擇易于填充的熱電材料，例如Cu、Ni或Bi-Te合金等易電鍍填充的熱電材料。所述第一熱電層108和第二熱電層107可以是不同種類的材料，也可以為同種材料經(jīng)過不同類型摻雜形成的N型熱電材料和P型熱電材料。

形成所述第一熱電層108和第二熱電層107后，可以利用化學(xué)機(jī)械拋光工藝將器件結(jié)構(gòu)表面平坦化。光滑的器件結(jié)構(gòu)表面，便于后期工藝的制作，并且平整的表面可以獲得良好的界面接觸，進(jìn)而降低接觸熱阻和接觸電阻。

接著執(zhí)行步驟(1c)，在所述第一熱電層和第二熱電層表面形成底部鍵合層。

具體步驟為：如圖6所示，先涂一層光刻膠111，進(jìn)行光刻，形成暴露所述第一熱電層108和第二熱電層107的開口109。然后，如圖7所示，通過電鍍工藝在開口109中填充底部鍵合層110.

所述底部鍵合層110可以為Sn或者Au，也可以是其他任何合適的鍵合材料。本實(shí)施例中，所述底部鍵合層110為Sn。

接著執(zhí)行步驟(1d)，如圖8～圖9所示，去除所述環(huán)形溝槽105以外的光刻膠層104，暴露出所述底部電連接層103，之后刻蝕去除暴露的所述底部電連接層103，使整個底部電連接層103圖形化。

如圖8所示，涂膠，進(jìn)行光刻，刻蝕去除非器件區(qū)域的光刻膠層104，暴露出所述底部電連接層103。再如圖9所示，去除暴露的底部電連接層103，使整個底部電連接層103圖形化，實(shí)現(xiàn)熱電偶對的底部電連接。同時去除光刻、刻蝕時覆蓋在所述第一熱電層108和第二熱電層107表面用于保護(hù)所述第一熱電層108和第二熱電層的光刻膠(未予以圖示)。光刻工藝用的光刻膠可以是普通光刻膠。

再執(zhí)行步驟(1e)，去除所述第一熱電層108和第二熱電層107之間的光刻膠層104。

去除光刻膠層104，同時也去除了底部鍵合層110之間的光刻膠111。

另外，還需要制作頂部鍵合片20，所述頂部鍵合片20包括如下步驟：

首先執(zhí)行步驟(2a)，如圖11a所示，提供一頂部導(dǎo)熱板201，在所述頂部導(dǎo)熱板201表面形成頂部絕緣層202。

例如，使用普通硅片作為頂部導(dǎo)熱板202。在硅片表面氧化生長足夠厚的的二氧化硅，作為底部絕緣層202。

然后執(zhí)行步驟(2b)，如圖11a所示，在所述頂部絕緣層202表面形成圖形化的頂部電連接層203。

具體地，先在所述頂部絕緣層202上濺射Ti/Au或TiW/Au作為頂部電連接層203，然后進(jìn)行光刻，并通過刻蝕圖形化所述頂部電連接層203，形成如圖11b所示的頂部電連接層203。其中圖11a為沿圖11b中AA’方向的剖視圖。

所述頂部電連接層203至少包括第一電連接層2031和第二電連接層2032；所述第一電連接層2031的形狀與第一熱電層108的形狀相匹配，所述第二電連接2032層的形狀與第二熱電層107的形狀相匹配，所述第一電連接層2031通過鍵合層與所述第一熱電層108接觸電連；所述第二電連接層2032則通過鍵合層與所述第二熱電層107接觸電連。

接著執(zhí)行步驟(2c)，如圖12所示，在頂部電連接層203之間的頂部絕緣層202表面以及部分頂部電連接層203的表面覆蓋絕緣層204。

本步驟具體為：先在步驟(2b)獲得的結(jié)構(gòu)表面沉積絕緣層，然后將絕緣層圖形化形成如圖12所示的選擇性覆蓋的絕緣層。

最后執(zhí)行步驟(2d)，如圖13所示，在未被所述絕緣層204覆蓋的頂部電連接層203表面形成頂部鍵合層205。

請參閱附圖14，將所述頂層鍵合片20倒立，使所述頂部鍵合層205和底部鍵合層110鍵合在一起，從而使所述底部鍵合片和頂部鍵合片鍵合形成完整的雙通孔微型熱電能量采集器。器件中，通過所述頂部電連接層203將多個熱電偶對串聯(lián)形成熱電偶陣列。

如圖15所示為頂部鍵合層205俯視圖。與傳統(tǒng)的flip-chip工藝相比，本發(fā)明通過底部鍵 合層-頂部鍵合層(Sn-Au)鍵合的方式結(jié)合在一起，少了傳統(tǒng)工藝中焊錫凸點(diǎn)的限制，可以將溝槽和圓柱通孔的尺寸減小，一方面可以提高器件的集成度，另一方面(降低界面接觸電阻和接觸熱阻)，提高器件的輸出性能。

實(shí)施例三

本實(shí)施例在提供一種雙通孔結(jié)構(gòu)的微型熱電能量采集器的制備方法，該方法與實(shí)施例二的區(qū)別在于，實(shí)施例二中以光刻膠層104為模具制備底部鍵合片，而本實(shí)施例中，制作器件的模具為襯底301，例如硅襯底。

具體制備底部鍵合片的方法如下：

首先執(zhí)行步驟(1A)，提供一底部導(dǎo)熱板101和一襯底301，在所述底部導(dǎo)熱板101表面依次形成底部絕緣層102和第一鍵合層302，在所述襯底301表面形成第二鍵合層303。

請參閱附圖16，所述底部導(dǎo)熱板101表面依次形成有底部絕緣層102和第一鍵合層302；再請參閱附圖17，所述襯底301表面形成有第二鍵合層303。

所述第一鍵合層302和第二鍵合層303可以為Ti/Au或TiW/Au等，也可以是其他合適的鍵合材料，在此不限。本實(shí)施例中，所述第一鍵合層302和第二鍵合層303選擇為相同的材料，為Ti/Au。

然后執(zhí)行步驟(1B)，鍵合所述第一鍵合層和第二鍵合層，鍵合后的所述第一鍵合層和第二鍵合層構(gòu)成底部電連接層，減薄所述襯底。

請參閱附圖18，通過合適的鍵合條件，將所述第一鍵合層302和第二鍵合層303接觸鍵合(Au-Au鍵合)，形成一層底部電連接層103，該底部電連接層103相當(dāng)于實(shí)施例二中的底部電連接層。鍵合后的結(jié)構(gòu)如圖19所示。

鍵合后再將所述襯底301減薄至器件高度，獲得如圖20所示的結(jié)構(gòu)，該襯底301優(yōu)選為硅襯底，相當(dāng)于實(shí)施例二中的光刻膠層104，作為制作器件的模具。

之后再在硅襯底301中進(jìn)行后續(xù)的制作，例如制作溝槽、通孔，填充第一熱電層、第二熱電層等等。

本實(shí)施例中的后續(xù)的制作步驟(1C)～步驟(1F)與實(shí)施例二中步驟(1b)～步驟(1e)相同，頂部鍵合片的制作以及鍵合步驟也與實(shí)施例二相同，在此不再一一贅述。

需要說明的是，本專利的雙通孔結(jié)構(gòu)及其制備方法，除了用于制備熱電偶外，還可以制備溫差發(fā)電、溫差電制冷組件等，其結(jié)構(gòu)和制備方法都可以互相作為參考。

綜上所述，本發(fā)明提供一種雙通孔結(jié)構(gòu)的微型熱電能量采集器及其制備方法，本發(fā)明采用雙通孔結(jié)構(gòu)，即：環(huán)形溝槽和通孔。在雙通孔結(jié)構(gòu)中分別填充第一熱電層和第二熱電層， 形成熱電偶對，并通過頂部電連接層實(shí)現(xiàn)熱電偶對之間的串聯(lián)，得到熱電偶陣列，即微型熱電能量采集器。本發(fā)明的熱電能量采集器與傳統(tǒng)平面結(jié)構(gòu)的采集器相比，其雙通孔結(jié)構(gòu)熱電偶臂端面與導(dǎo)熱板之間具有較大的接觸面積，可以降低接觸熱阻和接觸電阻，提高器件的溫差利用率和發(fā)電功率；同時，相比垂直結(jié)構(gòu)分立的熱電偶臂陣列，這種雙通孔結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步提高器件的集成度。

所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。

上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。