151230. lajstromszámú szabadalom • Eljárás félvezetős hűtőegységek forrasztóanyagának előállítására és forrasztási eljárás ezek felhasználására
151230 fi AC, GH-ból álló forrasztóanyag tehát Bi, Sb, Mg, Sn, Cd, alapanyagokból állj káros szenynyezőktől megtisztítva. Továbbá dezoxidálószerként alacsony százalékos összetételben pl. P-t vagy Ca-t tartalmaz. A százalékos összetételt a többalkotós ötvözetekre vonatkozó állapotábra alapján oly módon keressük ki, hogy a kívánt hőfokintervallumba essen a forrasztóanyag olvadáspontja. Az anyagok százalékos összetételére vigyázni kell, mert pl. az ismert BiSnCd ötvözetek alacsony olvadáspontúak, ezért pl. a Cd alapanyagnak csak kis százalékos adagolása engedhető meg a példaképpen felhozott forrasztóanyagnál. Hasonlóan állíthatunk össze a találmány szerinti eljárással forrasztóanyagot a PbS(PbSe)-PbTe; (Agx / 2 , Pbi_ x , Sb x / 2 )Te; >fAg x / 2 , Sn t _ x Sbx / 2 ) Te; (Ag x / 2 , Pb,-X , Bix/ 2 ) Te vagy más nehezen forrasztható félvezető „Peltier" elemek forrasztásához. Ezen elegykristály képletekben x értéke 0 és 1 közé eshet, például x = 0,8 esetén (Ag0 , 4 Pb 0 , 2 Sb 0 ,4) Te-ot kapunk. Mivel rendszerint többféle kombináció is lehetséges, (az összetevők száma szerint) egyéb feltételek (pl. mechanikai szilárdság stb.) és a kísérleti eredmények szerint választiuk ki a legmegfelelőbb kombinációt. Pl. az előbbiekben említett példánál a forrasztóanyagot BiSbMg-Snln- vagy BiSblnSnCd-ből is előállíthatjuk. A találmány szerint a forrasztást az alábbiak szerint hajtjuk végre: Miután a termoelemeket méretre vágva, forrasztandó felületét letisztítva, zsírtalanítva előkészítettük a forrasztóanyagot, a felületek közé helyezzük pl. lemez, szalag alakjában, majd a forrasztóanyag olvadáspontja fölötti hőfokon — forrasztóanyagot is tartalmazó redukáló hatású és savas kémhatású oldat segítségével — forrasztunk. Ez a redukáló savas oldat félvezetőkre káros szennyezőket nem tartalmazhat. Például használhatunk sósavat negatív vezetésű típusú félvezetőkhöz, mert a telluridoknál a negatív vezetésű típusú anyagok sok esetben halogén szennyezésűek. Ezzel szemben pozitív vezetésű típusú anyagokhoz például hangyasavat használhatunk. A sav megfelelő kiválasztása is lényeges; mert a legtöbb ismert sav a félvezetőket erősen oxidálja. Célszerű a forrasztást úgy végezni, hogy az érintkezőt, csatlakozókat, hőelvezetőt, stb. (amely rendszerint jó hővezető anyagból van, pl. vörösréz) melegítjük közvetlenül annyira, hogy a forrasztóanyag megfelelően megolvadjon rajta és a termoelemhez kössön. Ez esetben a termoelemeket közvetlen hő nem fogja érni. A forrasztás alatt a termoelemeket érő hőmérsékletet az illető termoelemre vonatkozó kritikus hőmérséklet alatt tartjuk, a keletkeze oxidot a felületek közül kihajtjuk. . A forrasztást igen előnyösen végezhetjük semleges-, védő-, formáló- vagy redukálógáz atmoszférában is. A forrasztást továbbá meggyorsíthatjuk és a speciális forrasztóanyaggal takarékoskodhatunk bizonyos esetekben, ha csak a termoelemek forrasztandó felületét vonjuk be a fentiek szerint előállított forrasztóanyaggal és ezen réteg, valamint a csatlakozások közé még egy ismert 5 összetételű alacsony olvadáspontú anyagot viszünk fel oly módon, hogy a termoelemre a speciális forrasztóanyag rétege van felvive, majd a speciális forrasztóanyag és a vele összeforrasztandó anyag között alacsonyabb olva-10 dáspontú forrasztóanyaggal forrasztunk. Szabadalmi igénypontok: 1. Eljárás olyan intermetallikus vegyületek 15 és „Peltier", illetve „Seebeck" hatáson működő félvezető anyagok, termoelemek forrasztóanyagának előállítására és felhasználására, amelyek több mint kettő elemből, úgymint alapanyagokból, illetve donor vagy acceptor szennye-20 zőkből vannak összeállítva, azzal jellemezve, hogy a forrasztóanyagot más anyagok felhasználása mellett, részben a félvezető anyagából, és/vagy részben a félvezető donoracceptor szennyező alapanyagaiból állítjuk elő oly mó-25 don, hogy a forrasztóanyag más fémek mellett a félvezető anyagának — beleértve a szennyezőanyagokat is — legalább két összetevőiét is tartalmazza olyan százalékos összetételben, hogy az így nyert forrasztó ötvözetnek olvadás-30 pontja még a termoelemek termoelektromos tulajdonságaira jellemző ,,Z" értékének ugrásszerű megváltozását — leromlását — jelentő kritikus hőmérséklete alatt marad. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganato-35 sítási módja, azzal jellemezve, hogy a forrasztó ötvözet összetételét úgy választjuk meg, hogy olvadáspontja magasabb legyen az illető termoelem felületi oxidhártyájának áttöréséhez szükséges kritikus hőmérsékletnél. 40 3. Az 1 vagy 2. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja pozitív vezető termoelemek forrasztására, azzal jellemezve, hogy a forrasztó ötvözethez pozitív vezető szennyezőket is alkalmazunk. 45 4. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja negatív vezető termoelemek forrasztására, azzal jellemezve, hogy a forrasztó ötvözetben negatív vezető szennyezőket is alkalmazunk. 50 5. Az 1—4. igénypont bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a forrasztóanyagba a forrasztandó termoelem felületét részben dezoxidáló, részben forrasztás közbeni oxidációját lecsökkentő, egy 55 vagy több anyagot keverünk. 6. Forrasztási eljárás termoelem forrasztására az 1—5. igénypont bármelyike szerinti eljárással előállított forrasztóanyaggal, azzal jellemezve, hogy a termoelemeket méretre vágjuk, a 60 forrasztandó felületeket letisztítjuk és zsírtalanítjuk, majd a forrasztóanyagot megolvasztva forrasztóanyagot is tartalmazó redukáló savas oldat segítségével a termoelem és vele összeforrasztandó felületek közé oly módon visszük 6:5 fel, hogy a forrasztás alatt a termoelemeket 3
