一种细长型颗粒组装方式的热电模块及其制造方法与流程

1.本发明涉及半导体器件技术领域，尤其是涉及一种细长型颗粒组装方式的热电模块及其制造方法。


背景技术：

2.目前一些市场需要使用较低功耗的半导体模块，此类产品大多数为小电流产品，为了保证产品的可靠性，需要加高颗粒高度，但颗粒宽度并没有加大很多。若是热电半导体模块颗粒高度比宽度大于2情况下，默认为颗粒是细长型的。又由于区熔材料的特性原因，细长型颗粒在切割过程中容易破损，且切割效率很慢，造成合格率较差，成本上升。


技术实现要素：

3.本发明是为了克服现有技术的细长型颗粒切割效率慢、易破损导致额合格率差和成本上升的问题，提供一种细长型颗粒组装方式的热电模块及其制造方法，颗粒切割效率提高，颗粒的破损率可以降低，可以组装小电流热电半导体模块，减少材料成本的增加。
4.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种细长型颗粒组装方式的热电模块，包括基板、导线和若干短颗粒；每两颗短颗粒组成一个细长型颗粒；基板包括上下对称分布的上陶瓷基板和下陶瓷基板，短颗粒包括对称分布的上半部分颗粒和下半部分颗粒；上半部分颗粒通过治具放置在上陶瓷基板上形成一组合体，下半部分颗粒通过治具放置在下陶瓷基板上形成另一组合体；上半部分颗粒与上陶瓷基板形成的组合体覆盖在下半部分颗粒与下陶瓷基板形成的组合体上通过加热方式固定；导线焊接在下陶瓷基板上。
5.本发明通过治具首先在烧结工艺形成的上陶瓷基板与下陶瓷基板上涂一层焊锡，再将上半部分颗粒和下半部分颗粒分别放置在上陶瓷基板和下陶瓷基板上，位于同一对应位置的颗粒类型是一样的，然后通过工艺加热方式对颗粒进行固定，最后将导线焊接在下陶瓷基板上，形成电流回路。
6.作为优选，所述上陶瓷基板与上半部分颗粒通过焊锡固定。焊锡提前通过治具覆盖在基板上，短颗粒也通过治具放置在基板的焊锡上，通过焊锡将短颗粒固定在基板上形成上组合体。
7.作为优选，所述下陶瓷基板与下半部分颗粒通过焊锡固定。下组合体通过同样的方式形成，上组合体覆盖在下组合体上，上组合体与下组合体之间进行连接，将上半部分颗粒与下半部分颗粒的底面对接，通过加热方式连接两个短颗粒。
8.作为优选，所述每两颗短颗粒中一颗属于上半部分颗粒，另一颗属于下半部分颗粒，一颗上半部分颗粒与一颗下半部分颗粒通过焊锡连接形成一颗细长型颗粒。
9.短颗粒由1.5mm厚度的晶片制作成，经过一系列镀层工艺后，表面上一层焊锡；再切成1.1mm的宽度，这样就形成了1.5*1.1*1.1mm大小的短颗粒；
8.作为优选，所述短颗粒尺寸为1.5*1.1*1.1mm。
10.作为优选，所述细长型颗粒尺寸为3.0*1.1*1.1mm。
11.每对短颗粒的高度部分进行连接形成一个细长型颗粒，在工艺上短颗粒更易进行切割，细长型颗粒切割的失败率很高，通过基板、治具组合、焊接导线形成完整电流回路的方式
11.为保证产品可靠性，颗粒需要切成的尺寸大约为3.0*1.1*1.1mm，通过短颗粒组合成细长型颗粒的方式提高了切割效率，降低成本。
12.作为优选，所述短颗粒数量为127对，最大电流为2a。
13.作为优选，所述短颗粒和细长型颗粒在位置取向上对齐，上半部分颗粒和下半部分颗粒分别均匀分布在上陶瓷基板和下陶瓷基板上，热电模块尺寸为40*40mm。
14.作为优选，所述短颗粒与细长型颗粒均为p/n型半导体颗粒。
15.一种细长型颗粒组装方式的热电模块制造方法，应用于一种细长型颗粒组装方式的热电模块，包括以下步骤：步骤一、通过治具在上陶瓷基板与下陶瓷基板上涂一层焊锡，将上半部分颗粒和下半部分颗粒分别放置在上陶瓷基板和下陶瓷基板上；步骤二、步骤一中放置的上半部分颗粒和下半部分颗粒同一对应位置放置的上半部分颗粒和下半部分颗粒种类相同，上半部分颗粒的底面与下半部分颗粒的顶面对应且高度方向一致；步骤三、通过工艺加热方式对颗粒进行固定连接，组成细长型颗粒并焊接导线形成电流回路。
16.因此，本发明具有如下有益效果：1.颗粒切割效率提高；2.颗粒的破损率可以降低；3.p型还是为区熔材料，无需更改材料制作工艺或增加材料成本；4.产品的制冷效果、功耗与细长型组装产品相近；5.减小产品组装的材料不合格率，减少材料成本的增加。
附图说明
17.图1是本实施例的结构示意图。
18.图中：1、上陶瓷基板 2、上半部分颗粒 3、下半部分颗粒 4、下陶瓷基板 5、导线。
具体实施方式
19.下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。
20.实施例：本实施例提供了一种细长型颗粒组装方式的热电模块，如图1所示，包括基板、导线5和若干短颗粒；每两颗短颗粒组成一个细长型颗粒；基板包括上下对称分布的上陶瓷基板1和下陶瓷基板4，短颗粒包括对称分布的上半部分颗粒2和下半部分颗粒3；
上半部分颗粒2通过治具放置在上陶瓷基板1上形成一组合体，下半部分颗粒3通过治具放置在下陶瓷基板4上形成另一组合体；上半部分颗粒2与上陶瓷基板1形成的组合体覆盖在下半部分颗粒3与下陶瓷基板4形成的组合体上通过加热方式固定；导线5焊接在下陶瓷基板4上，导线5焊接的方向与下陶瓷基板4的长度方向平行。
21.上陶瓷基板1与上半部分颗粒2通过焊锡固定，下陶瓷基板4与下半部分颗粒3通过焊锡固定。
22.每两颗短颗粒中一颗属于上半部分颗粒2，另一颗属于下半部分颗粒3，一颗上半部分颗粒2与一颗下半部分颗粒3通过焊锡连接形成一颗细长型颗粒。
23.短颗粒尺寸为1.5*1.1*1.1mm，细长型颗粒尺寸为3.0*1.1*1.1mm。每对短颗粒的高度方向连接，形成一个细长型颗粒，短颗粒中间通过加热方式固定。短颗粒和细长型颗粒在位置取向上对齐，上半部分颗粒2和下半部分颗粒3分别均匀分布在上陶瓷基板1和下陶瓷基板4上，热电模块尺寸为40*40mm。
24.每一个热电模块上短颗粒数量为127对，最大电流为2a。
25.短颗粒与细长型颗粒均为p/n型半导体颗粒。
26.上陶瓷基板1和下陶瓷基板4放置颗粒的平面均为矩形平面，其均匀排列颗粒，在40*40mm的区域上可以防止127对短颗粒，极大利用了基板面积，增加了产品的功率。
27.先将晶棒切成1.5mm厚度的晶片，经过一系列镀层工艺后，表面上一层焊锡；再切成1.1mm的宽度，这样就形成了1.5*1.1*1.1mm大小的颗粒；同类型下将两颗短颗粒分别放置在上下陶瓷基板上；再进行合盖进行高温加热形成产品，可以快速得到批量的细长型颗粒，提高生产效率的同事降低颗粒的破损率，制成产品热电模块的制冷效果与功耗与原有的细长型颗粒产品无任何差异。
28.本发明的工作原理如下：本发明通过治具首先在烧结工艺形成的上陶瓷基板与下陶瓷基板上涂一层焊锡，再将上半部分颗粒和下半部分颗粒分别放置在上陶瓷基板和下陶瓷基板上，位于同一对应位置的颗粒类型是一样的，然后通过工艺加热方式对颗粒进行固定，最后将导线焊接在下陶瓷基板上，形成完整的电流回路。
29.本发明还相应的提供一种细长型颗粒组装方式的热电模块制造方法，应用于一种细长型颗粒组装方式的热电模块，包括以下步骤：步骤一、通过治具在上陶瓷基板与下陶瓷基板上涂一层焊锡，将上半部分颗粒和下半部分颗粒分别放置在上陶瓷基板和下陶瓷基板上；步骤二、步骤一中放置的上半部分颗粒和下半部分颗粒同一对应位置放置的上半部分颗粒和下半部分颗粒种类相同，上半部分颗粒的底面与下半部分颗粒的顶面对应且高度方向一致；步骤三、通过工艺加热方式对颗粒进行固定连接，组成细长型颗粒并焊接导线形成电流回路。
30.上述实施例对本发明的具体描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，本领域的技术工程师根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整均落入本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种细长型颗粒组装方式的热电模块，其特征是，包括基板、导线(5)和若干短颗粒；每两颗短颗粒组成一个细长型颗粒；基板包括上下对称分布的上陶瓷基板(1)和下陶瓷基板(4)，短颗粒包括对称分布的上半部分颗粒(2)和下半部分颗粒(3)；上半部分颗粒(2)通过治具放置在上陶瓷基板(1)上形成一组合体，下半部分颗粒(3)通过治具放置在下陶瓷基板(4)上形成另一组合体；上半部分颗粒(2)与上陶瓷基板(1)形成的组合体覆盖在下半部分颗粒(3)与下陶瓷基板(4)形成的组合体上通过加热方式固定；导线(5)焊接在下陶瓷基板(4)上。2.根据权利要求1所述的一种细长型颗粒组装方式的热电模块，其特征是，所述上陶瓷基板(1)与上半部分颗粒(2)通过焊锡固定。3.根据权利要求1所述的一种细长型颗粒组装方式的热电模块，其特征是，所述下陶瓷基板(4)与下半部分颗粒(3)通过焊锡固定。4.根据权利要求1所述的一种细长型颗粒组装方式的热电模块，其特征是，所述每两颗短颗粒中一颗属于上半部分颗粒(2)，另一颗属于下半部分颗粒(3)，一颗上半部分颗粒(2)与一颗下半部分颗粒(3)通过焊锡连接形成一颗细长型颗粒。5.根据权利要求1或4所述的一种细长型颗粒组装方式的热电模块，其特征是，所述短颗粒尺寸为1.5*1.1*1.1mm。6.根据权利要求1或4所述的一种细长型颗粒组装方式的热电模块，其特征是，所述细长型颗粒尺寸为3.0*1.1*1.1mm。7.根据权利要求1所述的一种细长型颗粒组装方式的热电模块，其特征是，所述短颗粒数量为127对，最大电流为2a。8.根据权利要求1所述的一种细长型颗粒组装方式的热电模块，其特征是，所述短颗粒和细长型颗粒在位置取向上对齐，上半部分颗粒(2)和下半部分颗粒(3)分别均匀分布在上陶瓷基板(1)和下陶瓷基板(4)上，热电模块尺寸为40*40mm。9.根据权利要求1所述的一种细长型颗粒组装方式的热电模块，其特征是，所述短颗粒与细长型颗粒均为p/n型半导体颗粒。10.一种细长型颗粒组装方式的热电模块制造方法，应用于权利要求1所述的一种细长型颗粒组装方式的热电模块，其特征是，包括以下步骤：步骤一、通过治具在上陶瓷基板与下陶瓷基板上涂一层焊锡，将上半部分颗粒和下半部分颗粒分别放置在上陶瓷基板和下陶瓷基板上；步骤二、步骤一中放置的上半部分颗粒和下半部分颗粒同一对应位置放置的上半部分颗粒和下半部分颗粒种类相同，上半部分颗粒的底面与下半部分颗粒的顶面对应且高度方向一致；步骤三、通过工艺加热方式对颗粒进行固定连接，组成细长型颗粒并焊接导线形成电流回路。

技术总结
本发明公开了一种细长型颗粒组装方式的热电模块及其制造方法，克服了现有技术细长型颗粒切割效率慢、易破损导致额合格率差和成本上升的问题，包括基板、导线和若干短颗粒；每两颗短颗粒组成一个细长型颗粒；基板包括上下对称分布的上陶瓷基板和下陶瓷基板，短颗粒包括对称分布的上半部分颗粒和下半部分颗粒；上半部分颗粒通过治具放置在上陶瓷基板上形成一组合体，下半部分颗粒通过治具放置在下陶瓷基板上形成另一组合体；上半部分颗粒与上陶瓷基板形成的组合体覆盖在下半部分颗粒与下陶瓷基板形成的组合体上通过加热方式固定；导线焊接在下陶瓷基板上。本发明采用短颗粒形成细长型颗粒，降低颗粒切割破损率提高颗粒切割效率，量产效率高。量产效率高。量产效率高。


技术研发人员：冯林 吴永庆
受保护的技术使用者：浙江先导热电科技股份有限公司
技术研发日：2021.09.08
技术公布日：2022/5/25