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热电制冷器由于其体积小、无机械转动、无噪音污染等优点而受到越来越多的关注。目前应用较多的是采用Bi2Te3基热电材料(TE)制作的热电制冷器。热电堆中热电元件与连接片是通过焊接实现连接的，因此焊接质量至关重要。焊接质量对热电制冷器性能的影响主要体现在电学和力学性能两方面，本实验通过测量接头电阻和剪切强度，并结合界面反应显微组织的观察来评价接头的焊接质量。 焊接质量可以从工艺和材料两方面进行改善。本实验着重于材料方面，而材料又包括焊料和镀层两方面。焊料方面，热电元件焊接常用铋基和铟基焊料，本文中选用了共晶SnBi、SnIn焊料。由于共晶SnBi中Bi易粗化且脆性较大，与热电元件界面结合不理想，本实验中加入少量Ag来提高界面质量。考虑到成本和导电性，镀层选取镍层，实验中采用了真空蒸镀和磁控溅射两种镀镍方法。 本文研究了TE/SnBi/Cu接头界面显微组织，其中TE与SnBi反应界面，焊料中Sn原子和TE中Te原子向界面处扩散反应易生成多孔的SnTe金属间化合物(IMC); SnBi与Cu反应界面处主要形成Cu6Sn5 IMC。SnBi焊料与热电元件之间的润湿性很差，界面处存在裂纹。 在共晶SnBi焊料中加入少量Ag后提高了界面焊接质量。热电元件与SnBiAg反应生成SnTe IMC，并随老化时间的增加而增厚。热电元件中Te含量的差异使得p型比n型更易反应生成SnTe IMC。热电元件电导率的差异使得n型接头电阻比p型的大。老化实验中，p型接头老化初期组织粗化使电阻值下降，后期裂纹等缺陷萌生和扩展使电阻值上升。IMC增长及裂纹的产生使剪切强度呈下降趋势。真空镀镍5 min能获得厚度适宜的镍镀层。但镀镍界面随老化时间的增长逐渐出现裂纹等缺陷。此外，由于真空蒸镀镀镍界面结合不紧密导致镀镍后接头在力学性能与电学性能上有所降低，因此真空蒸镀不适于热电元件端面的镀镍。 磁控溅射TE/Ni/SnBiAg接头IMC层的纳米压痕硬度比TE/Ni/SnIn的高出约18.1％，老化时易产生裂纹。SnIn焊料比SnBiAg焊料更适于磁控溅射镀镍后的热电元件与铜基板的焊接。 本文还研究了TE/SnIn界面及磁控溅射镀镍对其的影响。TE/SnIn界面反应时，In原子扩散速率大于Sn原子，更易形成In-Te IMC。SnIn/Cu界面反应生成Cu2In3Sn和Cu(In，Sn)两个IMC层。磁控溅射镀镍后，镍层较好地阻碍了In-Te IMC的生成。电阻随老化时间基本不变，剪切强度也较稳定，在老化200～1000h之间最大变化率仅为4.29％。在焊态，比真空蒸镀TE/Ni/SnBiAg/Cu接头剪切强度提高了约36.6％，电阻下降了26.7％。磁控溅射镀镍层与热电元件结合更紧密，并能在一定程度上提高接头的电导率和力学强度，所以更适于热电元件镀镍。 因此，Bi2Te3基热电元件与铜基板焊接时，在镀层方面，通过磁控溅射方法制备的镀镍层可阻碍生长速率较快的SnTe及In-Te IMC，含镀镍层的接头在保证接头电学稳定性的同时也提高了其力学性能;在焊料方面，SnIn焊料比SnBiAg焊料更适于磁控溅射镀镍后的热电元件的焊接。