DE1152002B - Lot zum Verbinden von Halbleiterthermoelementen untereinander und mit Metallen - Google Patents

Description

• Lot zum Verbinden von Halbleiterthermoelementen untereinander und mit Metallen Die Erfindung betrifft ein Lot zum Verbinden von Halbleiterthermoelementen untereinander und mit Metallen und setzt sich das Ziel, eine solche Zusammensetzung des Lotes zu wählen, die eine feste Verbindung gewährleistet, ohne dabei die Eigenschaften des Halbleiters zu beeinflussen.
• Bei der Herstellung von thermoelektrischen Geräten auf der Basis von Halbleiterthermoelementen bildet die Erzeugung eines sicheren elektrischen Kontaktes zwischen den einzelnen Thermoelementen, die in verschiedenen Kombinationen durch Löten untereinander und mit den kupfernen stromleitenden Schienen verbunden werden, einen der wichtigsten technologischen Arbeitsgänge.
• In einem beliebigen aus Leitern bestehenden elektrischen Stromkreis kann eine sichere Verbindung auf verschiedene Weise, darunter auch durch Löten mittels verschiedener Lote, hergestellt werden, dagegen bietet die Lötverbindung von Halbleiterwerkstoffen sowohl untereinander als auch mit Metallen beträchtliche Schwierigkeiten.
• Diese Schwierigkeiten sind dadurch bedingt, daß jeder Lötvorgang, sowohl bei Benutzung von Weichloten als auch von Hartloten, unvermeidlich mit einer Diffusion des Lötmetalls in die Oberflächenschicht des Werkstoffes der zu verlötenden Teile verbunden ist.
• Während bei Metallen eine Diffusion des Lötmetalls keine merkbaren Veränderungen der Metalleigenschaften hervorruft, kann dagegen bei Halbleitern und insbesondere bei Halbleiterthermoelementen das Eindringen selbst geringster Mengen eines Fremdstoffes (des Lötmetalls) in den Halbleiter zu einer durchgreifenden Änderung der Eigenschaften des Halbleiters führen und -dessen Unbrauchbarkeit zur Folge haben. Außerdem erfolgt bei Halbleiterthermoelementen die Wärmeaufnahme (die Kühlwirkung) an der Grenze zwischen dem Halbleiter und der an diesen angelöteten stromleitenden Schiene. Dadurch wird die Wahl des Lotes noch komplizierter.
• Der überwiegende Teil der Werkstoffe, die als Lot zum Löten von Thermoelementen mit Kupferelektroden in Frage kommen, können aus folgenden Gründen nicht benutzt werden: 1. Das Lot verändert beim Eindringen in den Halbleiter dessen Zusammensetzung und Eigenschaften.
• 2. Das Lot benetzt nicht den Halbleiter.
• 3. Das Lot benetzt wohl den Halbleiter, verändert auch seine Eigenschaften nicht, benetzt aber nicht den Werkstoff der Kommutationsplatte, die an den Halbleiter anzulöten ist.
• 4. Das Lot benetzt das Metall und den Halbleiter, besitzt jedoch einen hohen Ohmschen Widerstand, was unzulässig ist, da an der Lotschicht sich Joulesche Wärme entwickeln wird, welche die Kühlwirkung ausgleicht.
• Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, als Lot zum Verbinden von Halbleiterthermoelementen untereinander und mit Metallen eine Legierung aus 99,2 bis 98,8% Wismut und 0,8 bis 1,2% Zinn zu verwenden.
• Eine solche Legierung verändert nicht die Eigenschaften der Halbleiter, benetzt die Halbleiter und die Metalle, besitzt einen geringen übergangswiderstand und eine hohe Oxydationsbeständigkeit und bildet eine haltbare Lötstelle.
• Die Schmelztemperatur dieses Lotes beträgt 270° C.
• Bekannt ist auch das Herstellen von sperrschichtfreien Kontakten mit Germanium durch Aufsprühen von Wismutlegierungen im Vakuum und durch Verschmelzen der Sprühschicht im Vakuum oder in einer elektrisch bzw. chemisch unwirksamen Atmosphäre. Doch ist dieser Weg im Vergleich zur Verwendung des erfindungsgemäßen Lotes viel zu kompliziert und führt insbesondere nicht zu den auf Grund der genauen Lotzusammensetzung erhaltenen erforderlichen sicheren Ergebnissen.

Claims (1)

1. _ s , ß PATENTANSPRUCH: Lot -,zum., Verbinden von Halbleiterthermoeiementen untereinander und mit Metallen, dadurch gekennzeichnet, daß es aus 0,8 bis 1,2% Zinn, Rest 99,2 bis 98,84/o Wismut besteht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 968125.