Способ изготовления цепочек термоэлементов

Способ изготовления цепочек термоэлементов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

петен ню те,.н .-ясная,в т MОП И

ИЗОбРЕТЕН Ия

Союз Советских

Социалистимеских

Республик

< 669432

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 01.08.76 (21) 2387699/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) Ч Кл.!

1 01 1. 35/02

Государственный квинтет

СССР оо делам нзоорвтеннй н открытнй (53) УДК 621.362 ! 088.8) Опубликовано 25.06.79. Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 03.07.79 (72) Авторы изобретения

В. А. Семенюк, О. Л. Нечипорук и Н. Il. Красильников

Одесский технологический институт холодильной промышленности (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЦЕПОЧЕК ТЕРМОЭ. !ЕМЕНТОВ

Изобретение относится к области холодильной техники и может быть использовано приемущественно при создании простых и надежных полупроводниковых термоэлектрических микроохладителей.

Известен, например, способ изготовления термобатарей, в котором отдельные термоэлементы р- и п-типов проводимости спаивают в последовательную электрическую цепь с помощью коммутирующих пластин, присоединенных к теплопереходам !1). Известный способ связан с индивидуальным изготовлением и обработкой отдельных термоэлементов и коммутирующих пластин, что затрудняет его применение при серийном производстве компактных микромодулей.

Известен способ изготовления цепочек термоэлементов с чередующим ися элементами р- и п-типов проводимости (2). Известный способ включает в себя изготовление брусков из полупроводниковых материалов р- и и-типов проводимости, высотой, равной высоте термоэлемента, шириной равной одному из боковых размеров термоэлемента, а длиной значительно превышающей другой боковой его размер, припяивяние ряда брусков чередующегося типа проводимости междм двумя электропроводящими платами с последующим прорезанием образовавшегося блока сначала резями параллельными боковым поверхностям брусков вдоль плоскостей их касания, а зятем разрезание резами перпендикулярными боковым поверхностям брусков с образованием цепочек термоэлем ентов.

Существующий способ имеет ряд недое-! в татков: а) Необходимо выдерживать плоскопараллельность брусков,так как в случае непараллельности после спаивания имеется опасность несовпадения либо пересечения плоскости реза и плоскости касания дв : соседниx брусков, что при малой ширине бруска может привести к нарушению схемы коммутации. б) Процесс групповой пайки брусков к электропроводящим платам сопряжен с выделением газа и воздуха из припоя и полупроводникового вещества. Отвод газа и воздуха из-под электропроводящих плат, площадь которых равна площади торцовых по669482 веPx Hoc cЙ Ilo, Ix II PoBo;I 1 I!i h()BI>I x <)P»iсKof3, o(. »,щсстB,Iястся то;)ько Ilo Kpая:

Если размеры силен соизчеримы с. размерами раковин, то наличие пос le;Efl«x В припое неизбежно приводит к рлзрушеник) Ilcíî÷êè в месте контакта В процессе разре3;IIIIIH б,ц)ка.

Целью данно. О Iiço()ðcTcfièH является повышение качества цепочек и увеличснис про- 1о цента выхода годной иро.<укции, путем облегчения выхода газовых фракций и:! зон<1 спаивания бруск(гв и пс!<)т.

Поставленная цель достиг

15 продольные прорези н плат;lx Вдоль ()pi <ков выполняют до пайки брускон и Iiëà г, при сборке брусков и ll;13T в llpo!)(зи устин 3 В 1 и В 3 к) T, l и с та I ! и 0 f I и P»» Io I I E и (. I I с! с т и I I I >! >к О—

EophIc»» .!!l, I 5I IoT IIoc

Ня фиг. 1 изображена компоновки дети- zf) лей терчоэлектрического модуля перед lfpo-!!Оссом спаивания, аксонометрия; на фи! . 2 спаянный блок; ня фиг. 3 — кочпононкя деталей перед !!i" <ессом грх пповой пайки при изготовлении двуxK3cKdдных цепочек.

Элетропронодящие платы 1,2 имеют форму Г1-образного профиля. Внутренние стороны и(1;!1 покрывают слоем припоя и в чеcтях стыковки сосе:IHHx брусков Выпол111! к) !

На фиг. 2 изображен спаянный блок 7.

Для получения цепочек 8 после.<онательно соединенных термоэлемен гон р - и п-ти!)ОВ блок разрезают резачи 9, II(рпендикулярными бокОВым поверхнос 1 Hi

Предлагаемый способ может быть использован при изготовлении двухкаскадHhlx цепочек с параллельным питанием каскадов.

Полупроводниковые оруски низкотемпературного 10 и высокотемпературного 11 каскадов. р- и и-типов проводимости, ширина которых равна одному из боковых размеров термоэлемента, длина значительно превышает другой боковой размер, а нысотя равна высоте термоэлемента, размещают между электропроводHIEEHUIH платами 12, !3, 14, имеющими прорези, в которые вставляют дистанционные пластины 15, позволяю- ss щие избежать шунтирования соседних брусков в процессе групповой пайки. Отрезая от блока резачи, перпендикулярными ооковой новеpxflocTH полупроводниковых брусков, II<)1ocbl толщиной равной боконоч рс!зч(р< термоэлемента, получают днухкискидны< и<почки термоэлечентон с пирялл(.!ьfifixl пит;1нием каскадов.

Пример 1. Предлагаемый способ оыл использован при изготовлении О E»ohac Kd,zных термоэлектрических микромодулей.

Электропроводящие платы были выполнены н виде П-образных пластин из чеди толщиной 0,5 мм. Внутренние стороны плат Ilohpblвались слоем припоя 54О/, Bi — 4 /) !)1) (температура плавления 150 С) и в местаx стыковки соседних брусков электроискровыч спосооом прорезались щели шириной 0,2 мм.

Хог!Одняя электропроводящая плата имела

12 щелей, а горячая 13. В качестве дистанционных прокладок использовались пластинки слюды. Полупроводниковые бруски длиной 20 мм, шириной 0,9 мм и высотой .3,8 ч ч (1 I E)ITvK дыроч пой и 1 1 и!тук э 1E .ктронной проводимостей) были изготовлены из прессованных материалов с добротностью

2,2 10 К . Все детали терчоэлектрического чикромодуля были скомпонованы так,как показано иа фиг. 1 и спаивались н блок при температуре около 160 С. Пссле спаивания дистанционные пластины удалялись и от блоKd электроискровым способом отрезались цепочки последовательно соединенных термоэлементов. !1олученные цепочки были ис-!

<ользонаны для изготовления однокаскяд ых термоэлектрических миKðомодулсH С этой целью цепочки в количестве <го )>О штук соединялись в последовательную электричесI кую цепь таким образом, что каждая последу)ощая цепочка была повернута вокруг оси термоэлемента на 180 относительно своего положения при отрезании ее от блока. Термоэлектрические модули lfpH габаритных разчераx 24/10,8Õ5 мч содержали чо 220 терчоэлсментов сечением 0,9х0,9 мм и высотой, 3,8 мм. Максимальный перепад температур составил 55 —: 57 С при токе 0,6 А.

Пример 2. Предлагаемый способ был использован также при создании двухкаскадHhlx термоэлектрических микрочодулей с параллельным питанием каскадов. Бруски имели одинаковую ширину (0,9 мм) и длину (20 чм) по каскадам. Высота брусков в низкотемпературном каскаде составляла 5 мм, а в высокотемпературном — 2 мм.

Каждый каскад содержал по 5 брусков ри п-типов проводимости. После компановки, спаивания и отрезания в соответствии с предлагаемым способом получали полосы толщиной равной 0,9 vl м, представляющие собой каскадные цепочки термоэлементов с параллельным питанием каскадов. Из 10 цепочек бь)л изготовлен двухкаскадный чикромодуль, состоящий из 200 термоэлемен гов.

На модуле была достигнута разность темпер;)тур н 79,5 C при токе питания 2А.

При испол ьзова и ни предлагаемого способа процесс изготовления каскадных цепо6) 69432

Ф() р.т .)а и:ю,"с, (>ни.ч

Фиг!

1ек практически не усложняегся по сравнепнн) с изготовлением однокаскадных. Способ обеспечивает единообразие техноло1ических стпераций и приемов и создает благоприятные условия для унификации и уде1певления производства одно- и двухкаскадных цепочек с любым числом термоэлемен5 тов.

Использование предлагаемого способа обеспечит по сравнению с существующим способом следующие преимущества: а) устранит операцию прорезания )целей вдоль боковых граней соседних полупроводHHKQBhlx брусков, связанную с возможностью несовпадения плоскостей реза с плоскостью касания двух соседних брусков; б) обеспечит высокую точность выполнения геометрических размеров спаев;

В) наличие прорезей в электропроводя1цих платах позволит осуществить отвод газов и воздуха из припоя при групповой пайке брусков и электропроводящих плат, г) п-образное выполнение плат будет способствовать тому, что толщина слоя припоя в контакте будет выдержана очень точно.

Все это значительно повысит качестве и снизит трудоемкость изготовления цепочек, используемых для создания термоэлектрических микромодулей.

Способ изготов,l(ll)I)i II(II()>I(ê тсрмоэлсментов с чередующимися -)лсмс1ггами р- и п-типов проводимости, вклн)ч ll()lllllll пз)отовление брусков из 1н).впроводниковых матерна l0B р- и п-типов, высотой, равш)й высоте термоэлемента, )пприной, равной Одному из боковых размеров термоэлемента, а длиной превышан)щей друl ой его боковой размер, Ilрппапванпе рядll брусков в порядке чередования TIII I;I проводимости между электропроводящимп платами, прорезание плат вдоль брусков и отрезание пеночек термоэлементОВ, от.)ичаюи<1сигя тем, что. с целью повышения качества цепочек и увеличения процента выхоlа годной продукции, путем облегчения выхода газовых фракций

ИЗ ЗОНЫ СП 3 ИВ3 НИ Я () P> CKOB 11 П1 3Т, II PO101Üные прорези в пл;)т))х вдоль орусков выполняют до пайки брусков и плат. Ilpll сборкс брусков ll и. 1 ат в и рорс>зп >> c (3 1)3 a. i II I)3 Io i дистанционирун)щие пл1)стин)1, которые удаляют после спаивания бр)сков.

ИСТОч Нпкп и Нс))ор мгl ll llll, Il pl) II))1 l>I(во I) II IIмание при экспертизе !. Патент Франции М !350352, кл. I. 25 в, )963

2. 1)1)тент ФР! U !037480, кл. )7 3 20 !960. е 669432

Фиг 2

С ос гав из ел ь В. Ки рса но в

Редактор Д. Пинчук Техред О. Луговая Корректор М. Пожо

Заказ 3670144 Типаж 922 11одписьо

ЦН И И ПИ Государственного комитета СССР по делам нзобре гений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раугнская наб., д. 4, 5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4