DE1508356A1 - Thermoelektrische Anordnung und Verfahren zur Herstellung dieser Anordnung - Google Patents

Description

V/oütinghouse

Electric Corporation ■ IOUOJOD ι *up

Pittoburgh ^{l AÜG}

6G/S015

Thermoelektrische Anordnung und Verfahren zur Herstellung dieser Anordnung.

PUr diene Anmeldung nird die Priorität der entsprechenden UOA-Anraoldung Strinl No. 478 274 vom 9.ü.1965 beansprucht,

Di ο Erfindung bezieht oich auf eine thcrmoeluktrloche Anordnung, bei der Halbleiterkörper mit metallinchcn Kontakttei-Lcn durch Lotechichten verbunden nind. Sie bestellt darin, dcß di.ii IiotHohLchten in wesentlichen auo einen Metp.ll der Gruppe IUt)L₁ Zinn, Wismut und Legierungen auo diesen besteht, den ur Luülicho Motallteilchen zugesetzt sind, deren Schmelzpunkt über άςμ Schmelzpunkt des Lotes liegt. Die in der Lot schicht gleichmäßig verteilten unlöslichen Metallteilchen können aus

Ginom Metall der Gruppe Eisen, Kobalt, Nickel, Vorzug εν/e is c Eisen, bestehen; ihr Volumanteil an der Lotschicht kann zwischen 2 und 35?6 betragen. Die Lotschicht kann ferner einen Zusatz von Phosphor enthalten, der das Benetzungsvermögcn des Lotes verbessert.-

Die Erfindung bezieht 3ich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung der genannten thermoclcktrischcn Anordnung, da3 darin besteht, daß die Teile der Anordnung unter Zwischenlage vorgefertigter Lotscheiben zusammengesetzt und in einen Ofen in einer Schutzgasatmosphäre auf eine Temperatur zwischen 23!3 und 425° C gebracht werden. AIo Schutzgao wird vorzugsweise strör.cr.-der trockener Wasserstoff verwendet.

Durch die vorliegende Erfindung wird ein vorteilhaftes, repsduzierbaree Verfahren zur Herstellung hochcuverlüs3iger thcrrncelektrischer Anordnungen mit gleichförmiger Qualität geschaffen, wobei die Vereinigung der Komponenten in einen einzigen Arbeitsgang durchgeführt werden kann.

Die nach der Erfindung horgeotcllten thermoclektriaehcn Anörd^- nungen besitzen vorzügliche Betriebseigenschaften, und zwar hinsichtlich ihrco Verhaltens sowohl bei zyklischer Tenpcraturlcanspruchung aln auch bei hoher Betriebstemperatur, die nahe unterhalb der Schmelztemperatur des thermoelekfcricchen Materials liegen kann. Diese Betriebseigenschaften werden erreicht, v/cnn die therDioelektrischcn Anordnungen in einer inerten oder reduiziisrenden Atmosphäre betrieben werden.

- BAD ORIGINAL

-2-909883/058/»

Me Lote, die im Rahmen der Erfindung verwendet werden, machen eine Voj benetzung der Komponenten überflüssig. So kann s.B. der Gebrauch von Ultraschall zur Vorbenetsung der Halbleiterkörper entfallen=

Im folgenden werden Ausführungsboicpielc der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert, Ec zeigen:

Figur 1 die Ansicht eines thermoelektrischen Elementes (zerlegt);

Figur 2 einen Querschnitt durch eine thermoelektrische Anordnung;

Figur 3 ein Schaltbild, aus den die Verbesserung von thcrmoelcktri3Chen Anordnungen, die gemäß der Erfindung ausgebildet und hergestellt sind, gegenüber dem Stand der Technik ersichtlich iüt. ·

In Figur 1 ist ein thermoelektrisches Element 10 dargestellt. Das Clement 10 umfaßt ein Kontaktteil 12 mit einer Stirnfläche 14 und einer Grundfläche 16. Auf der Stirnfläche 14 ist ein Becher 18 in geeigneter Weise befestigt, z.B. durch Hartlötung oder Punktschweißung. D3r Becher 18 hat eine innere Bcdenflache 20. Ein im wesentlichen zylindrischer Körper 22 aus thermoolektrischcm Halbleitermaterial mit einer Stirnfläche 24 und einer Grundfläche 26 ist mit der Bodenfliiche 20 durch eine Weichlotschicht 28 verbunden, die· zt/ischen der Grundfläche 26 des Halbleiterkörpers 22 und der Bodenfläche des Bechers 18 angeordnet ist „

-3- 909883/0684 ^ßA00RIGINAt

Ein zweites Kontaktteil 30 hat eine Stirnfläche 32 und cine Grundfläche 34; co weist in der Stirnfläche 32 eine becher-

• ■ -■■■"·.

artige Vertiefung 36 auf. Die Vertiefung 36 hat eine Bodenfläche 38, Das Kontaktteil 30 ißt mit dem Halbleiterkörper 22 durch eine'Weichlotschicht 40 vereinigt, die zwischen der Grundfläche 34 dea Kontakttcileo 30 und der Stirnfläche 24 dea Halbleiterkörper ο 22 angeordnet iot.

Eine elektrische Zuleitung 42 mit einer unteren Kontaktfläche 44 ist mit dem Kontaktteil 30 durch eine Wcichlotcchicht 46 verbunden, die zwischen den Kontaktoberflächen 38 und 44 angeordnet iot. "

Sämtliche lötverbindungen dea Elementes 10 werden während eines einzigen Durchganges durch einen Ofen gleichzeitig hergestellt. Geeignet iot ein Hohrofen mit Schutzgasatmosphäre. Es wurde gefunden, daß eine reduzierende Atmosphäre aus gereinigtem, trockenen Waeoeretoffgaa für die gleichseitige Herstellung der Lötverbindungen am booten geeignet iot.

!Der taupunkt der Wasserstoff atmosphäre des Ofens kann etwa zwischen -20° und -10O⁰C liegen. Der bevorzugte Taupunkt ist -5O⁰G. Die auf diese Weise hergestellten Lötverbindungen sind den nach bekannttstif Verfahren hergesieilten Lötverbindungen überlegen,*

Die StrömMng des gereinigten trockenen Wasserstoffgases im Ofen kann einen Durchsatz von etwa 2,8 bis 7 m pro Stunde ha-

-4-

909883/0$$% ORiG[NAL

ben, bei einem Ofen mit einem Querschnitt von etwa 160 cm . Bevorzugt ist ein Durchsatz von etwa 4 η pro Stunde.

Viele Lötverbindungen, die nach diesem Verfahren hergestellt werden, lassen eich mit einer Ofonzeit von weniger als 1 Minute bei geeigneter Ofentemperatur herstollen. Es wird jedoch eine Ofonzeit zwischen 10 und 30 Minuten bevorzugt. Die minimale Ofenzeit bei der Betriebstemperatur de3 Ofens hängt von der Art des Weichlotes und der Betriebstemperatur des Ofens ab. Die Betriebstemperatur des Ofens kann, abhängig von der Zusammensetzung des Lotes, zwischen einem Minimum von 235° C und einem Maximum variieren, das knapp -unterhalb der Schmelztemperatur des theraoolektrlochen Materials des Körpers 22 liegt. In Abhängigkeit von dom thermoelektrischen Material und der Zusammensetzung des Lotes liegt die bevorzugte Ofentemperatur etwa zwischen 300° und 425⁰C* In diesem Temperaturbereich sind die Herateilungsbedingungen am besten, insbcsondere die Benetzung des Halbleiterkörper durch das Lot, das Fließen des Lotes und die äußere Erscheinung der Lötverbindungen. Höhere Ofentcapcraturen können dazu fuhren, daß in den Lotschichten Blasen entstehen. Eine zu niedrige Ofentenporatur führt zu sehr längen Ofenzeiten.

Ein Weichlot ist ein Lot, dessen Schmelzpunkt nicht Über etwa 375° C liegt. So hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die Weichlotschichten 28, 40 und 46 nach Figur alt einer Dicke von etwa 0\125 tm auszubilden. Die Weichlotoehiehtcn 28, 40 und 46 brauchen nicht sämtlich die gleiche Zusammensetzung su haben; die Sohmelspunkte der Schichten %°llcn iedoch so nahe

■ .5. BAD ORIGINAL

WE-Casc 36 010

bcieinanderlieg.cn, daß sämtliche Verbindungen während oinea Ofendurchgangeο hergcotollt werden können.

Das Weichlot kann aua weniatene einem Metall der Gruppe Blei-Zinn, V/ionut oder Legierungen und Mischungen dieser Metalle beotehen und bis zu 35 Volumprozent zugemischtc unlösliche Uetalltcile enthalten. Ein Alkalimetall, v/ic z.D. Lithium, oder Phosphor, können zur Verbesserung des Benotsungsvomögcns der Lotlegierung hinzugeführt werden. Weichlote aus diesen Mctal- lan sind mit Erfolg zur Verbindung von Komponenten thermoelektrischor Elemente verwendet norden. FUr die zugeraischten Metallteilchen oind Metalle wie z.B. Eisen, Kobalt, Nickel und hochochmclzcndc Metalle geeignet, die in wesentlichen in der Tfeichlotlcgierung unlöslich sind, jedoch von der Legierung benetzt werden. Sie sind gleichmäßig in dem Weichlot verteilt. In jedem Falle muß das verwendete Metall mit dem thernoclektriechen Material verträglich sein, so daß die Bildung unerwünschter eutektischcr Legierungen vermieden wird. Sie unlös lichen Metalltoilchen sollten sämtlich durch ein Sieb von 130 Maschen/cm (Haschenweite 0,5 am) passieren, jedoch nicht mehr alo 15# sollten durch ein Sieb von 16900 Maschen/cm (Has eher.-wcite 0,044 an) paoeitren. Der Tcilchendurcheescer coil vorzugsweise nicht größer al« 0,125 bb sein.

Sie Größe der unlöslichen Metalltcilchen bestimmt den Abstand «wischen den Komponenten dos thermoelektrische^Elementes, die durch das Weichlot Biteinander verbunden werden. Wenn dieser

JB-

909883/0584

BAD ORIGINAL

AL·* and zu klein int, dringt dao Weichlot nicht in den Zwischenraum ein, Vffcnn der Abstand zu groß iot, oind die Kapillarkrüfto nicht' groß genug, un dao Lot in den Zv/iochenraum hineinzuziehen. Diejenigen Teilchen, die kleiner aind als der Abstand zwischen den zu verbindenden Teilen, wirken alo Füllmaterial dec Loteo. Mc Dicke der Lotschichten 28, 40 und 4G oolite nicht kleiner Dein alc 0,025 mn und nicht größer alß 0,125 ran.

Ein bevorzugteo Weichlot zur Herstellung von thcrmoelcktri-6chcn Elementen bcateht aua einer Legierung bia zu 0,8 Gewichtsprozent Phosphor, Rcot Zinn, wobei dienes Lot bis zu 35 Volumprozent zugenischto Eiccntcilchcn enthUlt. Ein besonders gecignctco Lot bcotcht zu 105C dca Volumens auo Eicentcilchen, die einer Weichlotlcgicrung zugesetzt sind, die auo 0,02 Gewihtoprosent Phocphor, Hcot Zinn, zusammengesetzt ist. DicGcc Lot bildet eine cchr gute Verbindung zvjiochcn den Kor.-ponentcn doo thermoclcktriochcn Elementen 10, Die Annccenhcit von Fhosphor im Lot macht Maßnahnen zur Vorbcnctcung, die bisher erforderlich waren, Überflüssig.

Andere gceignotc Weichlote, denen Eioontcilchen zugctniecht oind, bestehen aus reinen Zinn, Zinn-Bloi-Lcgiorungcn und Zinn-Blei-Wiemut-Lcgierungcn. Auch mit diesen Weichloten v/crdcu bessere Verbindungen an,«thcrmoolcktriachcn Elencntcn erzielt, als sie bisher möglich waren.

Lotvorbindungen nach der Erfindung sind nechanioch fco»er

-7- 90Θ883/058Α

als Hartiötungcn. Unter Hartloten werden Lote verstanden, deren Schmelzpunkt über 375° C liegt.

Das Zinn der Lotschichten 28 und 40 nach Figur 1 Überzieht Teile der Oberflächen dec Halbleiterkörper 22. Die Anwesenheit von Zinn auf den Kontaktoberflächen 24 und 26 den Halbleiterkörpern 22 reduziert oder verhindert vollständig die nachteilige Verdampfung von therraoclektriachen Material bei hoher Betriebstemperatur dec Kontakttcilea 12.

Die in wesentlichen aus Zinn bestehende Lötverbindung läßt sich leicht ausbessern, falle nach den Vcrlötungcprozcss ein Kies an thornoclektrischcn Element 10 sichtbar ist. Der Halbleiterkörper 22 kann leicht entfernt und durch einen neuen Halbleiterkörper erbotet werden; durch Wiederholung der Lötung wird dann ein zufriedenstellenden thermoelcktrischcs Element 10 hergestellt.

Da Zinn der Hauptbestandteil deo Wcichloteo ist, verfestigt sich die Lötverbindung während deo Botriebco deo fertigen thcrmoelektriochen Elemcnteo in relativ kurzer Zeit. Es i3t daher erforderlich, die nötigen Ausbesserungen der Lötverbindungen durchsufuhren, bevor das Element 10 benutzt wird, z.H. als Komponente eines thermoelektriochen Generators. Ein hartgelötetes thermoelektrische^ Element kann demgegenüber überhaupt nicht repariert werden, ist alco Ausschuß.

Der Halbleiterkörper 22 nach Pigur 1 kann aus einen Körper thermoelektrisch wirksamen Materials bestehen, wie z.B. Blei-

909863/0684 I ~^Ö~ BAD ORIGINAL

WE-Caae 36 010

tellurid, Gernanium-Wismut-'fellurid, Oermanium-Tcllurid und Zink-Antimonid. Allgemein können Metall -Sulfide, -Selenide, -\ntimonide und-telluride im Rühmen des vorliegenden Verfahrens zur Herateilung eineo thermoelektrische^ Elementes verwendet werden.

In ?igur 1 bestehen beide Kontaktteile 12 und 30 aus einem elektrisch und thermisch gut leitenden Metall. Geeignete Metalle für dicoen Zweck oind Eicon, Kobalt, Nickel, Monelraetall, Kupfer und rostfreier Stahl.' Beide Kontaktteile 12 und 30 können einon metallischen überzug, z.B. aus Zinn, aufweisen, zur Verbesserung der Lötverbindungen bei der Herstellung doo thermoelektrischen Elcmontco 10/ Dieser Metallüberzug verbessert die Benetzbarkeit der Kontaktteile 12 und 30 durch das lot.

Sowohl die mit einem Überzug versehenen Kontaktteile 12 und 30 v/ic auch diesolben Tolle ohne überzug können unterschiedliche Formen haben; si« können z.B. auf beiden Beiten ebene Oberflächen auftreioon. Die Kontaktteile 12 und 30 können auch becherförmige Vertiefungen auf einer oder beiden Oberflächen aufweisen, oder einen Becher, der eur Erleichterung der Montage on einor Oberfläche befostigt lot.

In Figur 2 ist eine thermoelektrische Anordnung 50 dargestellt, dio nach dor vorliegenden Irfindung hergestellt ist, Bio thermoelektrische Anordnung 50 wird in ihnliohor Woiae hergestellt, wio dao oben beschriebene thermoelektrische Element 10 nach Figur 1. - _q

"*" 90**83/0584

BAD

Ein Körper 52 auo thormocloktriochem Material mit n-Loitfähigkeit, wie z.B. Blei-Tcllurid, ist an einem Ende mit einem Kontaktteil 54 durch eine Weichlotochicht 56 verbunden. Der Körper 52 iot an anderen finde durch eine V/cichlotcchicht 58 mit einen Ende dca Kontakttoilcc 60 verbunden. l)ao Kontaktteil 60 iüt ferner mit einen Körper 62 au3 themcclektriechem Material mit p-Loitfähigkoit verbunden. *

Der Körper 62 auo p-Material, wie' z.B. Germanium-'tfisnut-Tellurid, ist mit einem Kontaktteil 64 durch eine Weichlot-Gchicht 66 verbunden. Eine Weichlotochicht 68 .vereinigt das andere Ende des Körpern 62 mit den Kontaktteil 60.

Die Kontaktteile 54, 60 und 64 bestehen aus dem gleichen Material wie die Kontaktteile 12 und 30 in Figur 1. Die Kontaktteile 54, 60 und 64 können auch dic3Clbo allgemeine Porn haben v/ie die Kontaktteile 12 und 30.

Die Weichlotochichten 56, 56, 60 und 68 können aus einen Metall der Gruppe Blei, Zinn und fficnut odor Legierungen und Miochungcn auo dioecn bestehen, nobel 35 Volumprozent der Lotochicht aus zugcmiochtcn ungolöotcn Uetalltcilchen bestehen.

Sämtliche erforderlichen Lötvorbindungen können gleichzeitig hergestellt werden, nie es bereits in Zusammenhang mit der

Herstellung dea thermoelektrische Elementes 10 nach Figur 1

beschrieben wurde.

-10-

90988 3/0584

BAD ORIGiRAL

Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung.

Beispiel I

Ein thermoeloktrischeo Element wurde in der folgenden Weise hcrgcotcllt:

Zwei große Weichlotohciben und eine kleine Wcichlotscheibc wur den auo einer Legierung aus Zinn und Phosphor, der Eisenteilchen zugemiocht waren, hergeotellt. Da3 Weichlotciaterial dieser vorgefertigten Scheiben bestand auo einer Legierung aus 0,02 Gewichtsprozent Phosphor, Rest Zinn, der 10 Volumprozent Eiccntcilchcn zugcmiacht waren. Die Große der Eicentcilchen

lag zwischen 130 und 16900 Manchcn/cm . Kein Teilchen war in

oder in der Breite
Üurchaesscr7größer alo 0,125 nn.

Eine der großen Woichlotocheibcn wurde in einen verzinnten Eisenbocher gelegt, der an einen thcralcch und clcktricch leitftihigen Eisenkontakttcil befootigt war. Ein Körper aua p-leitcndeia Germanium-Wismut-Tollurid wurde dann in den Becher gesetzt.

Die swcite große Weichlotscheibc wurde dann auf die obere Kontaktfläche des Halbleiterkörper gelegt. Ein Eiaen-Kontaktteil mit einer becherförmigen Vertiefung wurde denn auf die zwoito große Weichlotscheibe gelegt.

Die kleine vorgefertigte Weichlotochcibe wurde dann in die becherförmige Vertiefung dbo Kontakttoileo gelegt. Eine elek

__n_ 909883/0584

BAD

trische Zuleitung in Form einco Kupferaciles vmrde dann in die becherförmige Vertiefung eingeführt.

. Die so in einer Halterung zusammengesetzten Teile wurden dann in einer reduzierenden Atmosphäre von gereinigtem Wasserstoffgas für eine Zeitdauer von 4-5 _ 5 Ilinitcn auf 400 — 10 C erwärmt.-Der Taupunkt dea \Vasserstoffgaoc3 war -50° C. Die Strömungsgeschwindigkeit deo Wasserstoffgaceo war 4,2 ra pro Stun-

de bei einem Ofcnqucrachnitt von etwa 160 cn . Das thermoelektrische Element wurde dann auf 50° G abgekühlt und aus dem Ofen genommen. Der Wacscratoffotroci wurde während der Abkühlung auf Rauratctjcratur aufrechterhalten.

Die so hergestellten Verbindungen erforderten keine Vorbenetzung, hatten ein befriedigendes Aussehen und waren fester als nach bekannten Vorfahren hergestellte Verbindungen mit Hartoder Weichloten.

In gleicher Weise wurde ein thermoelektrische Element aus nle^tcndem Blei-Tollurid hergestellt.

Die- so hergestellten thermoelektriechei Elemente zeigen eine Verbesserung sowohl der aechanieohen Eigenschaften der Lötverbindungen als auch der Betriebseigenschaften des go samt on Elemer.-tcs, verglichen mit ähnlichen, nach bisherigen Verfahren hergestellten Elementen.

__12- BAD ORIGINAL

¹ ! 909883/058Ü

Xi

Beiapiol II

WE-Oaoc 36 010

Eine vollständige thermoelektrioche Anordnung (Thormopaar) wurde in folgender Wcice hcrgeotellt:

Jc eine vorgefertigte Weichlotscheibe wurde in zwei Eisenbecher eingelegt, die mit einem Eioen-Kontakttoil verbunden waren. Die inneren Bodenflächen der Becher waren verzinnt. Das Weichlot beotand auo einer Legierung von Zinn und Phosphor mit einer Zunischung von Eiocnteilchen. Die Größe der Eisenteilchen lag zwischen 130 und 16900 Maschcn/cti. . Dao Material der Weichlotscheiben bestand auo einer Legierung aus 0,02 Gewichtsprozent Phosphor, Rest Zinn, der Eioentcilchen in Höhe von 10 Volumprozent des Loteo beigemischt waren.

Ein Körper aus p-lcitendem Germanium-Wismut-Tellurid wurde in den einen Becher oingosetst, ebenso ein Körper aus n-lcitenden Blei-Tellurid in den zweiten Becher.

Jc eine «woite vorgefertigt ffeichlotschoibo von gleicher Form und Äueammensetsung wit dit eratt wurde dann auf die obere Kontakt fläche der Kurpor aua thormoolcktriochcn Material gesiegt. Auf dioat foiohlQtscheiben wurde dann Je ein verzinntes Eiecn-Kontaktteil mit einer becherförmigen Vertiefung auf der Oborocitc gelegt.

Jo eine vorgefertigte kleine Weichlotacheibc, auo demselben Material nie die große, wurde dann in die becherförmigen Ver-

BAD ORIGINAL -¹3- 909883/0584

WE-Case 36

tiefungen der Kontaktteile eingelegt. In die becherförmigen Vertiefungen wurde dann je eine elektrische Zuleitung in Form eines Kupfor3cilc3 eingeführt.

Die so in einer Halterung zusammengestellten Komponenten der thermoelektrischon Anordnung wurde dann in einen Ofen mit kontrollierter Atmosphäre auf 400° C - 10° C erwärmt.

Der Ofen hrtteeinc reduzierende Atmosphäre aus gereinigtem Wa88erctoffgas mit einem Taupunkt nicht Über -50° C. Die Strömungsgeschwindigkeit des gereinigten Wasoerstoffgascs war nicht

Tt.

kleiner ale 4,2 m' pro Stunde bei einem Ofenquerschnitt von

ρ
etwa 160 cm . Die thermoelektrischcn Komponenten verblieben dann 45 — 5 Kinutcn in diesen Ofen, wodurch alle Lötungen gleich zeitig hergestellt wurden. Die thermoelektrische Anordnung wurde dann unter 50° C abgekühlt, wobei der Wasserstoffstrom aufrechterhalten wurde.

Die fertige thermoelektrische Anordnung wurde der Halterung entnommen und in einer Argonatmosphäre geprüft.

In Figur 3 sind die Ergebnisse von LebensdauerprUfungen von thcraoclektrischcn Anordnungen dargestellt, die als Thcrmogeneratoren in der Schaltung nach Figur 2 betrieben wurden. In der Abszisse der Figur 3 lot aie Zeit in Einheiten von je 1000 Stunden, in der Ordinate,±ct die Ausgangsleistung, die an die Lest 65 in dor Schaltung nach Figur 2 abgegeben"wurde, als Prozentsatz der Anfangs-Ausgangsleistung aufgetragen. Alle thcrmocloktri3chcn Anordnungen wurden im Temperaturbereich von 400 bis 500° C betrieben. -14- 909883/0584

BAD ORIGINAL

Λ·

Die Kurve Λ ergab sich bei einer thermoelektrische!! Anordnung, deren Kontaktteile mit Hartlot befestigt waren und deren heiße Lotstelle ira Bereich von 400° C bis 450° C betrieben wurde. Die thermoelektrische Anordnung enthielt die gleichen Materialien wie die thermoelektrische Anordnung nach Beispiel II mit der Ausnahme, daß das verwendete Lot eine Hartlotlegierung aus Gold und Zink war. Es ist zu erkennen, daß nach 8500 Betricbßstunden der Prozentsatz der Anfangc-Ausgangalci-3tung noch abnimmt und annähernd 8856 beträgt.

Die Kurve B stellt die Daten für eine thermoelektrische Anordnung dar, deren heiße Lötstelle ununterbrochen in Bereich von 450 bis 550° C betrieben wurde. Bei dor Verlötung der Komponenten wurde hier ein Hartlot aus Nickelphocphid benutzt. Es ist ersichtlich, daß nach 10.000 Betriobcstunden der Prozentsatz der Anfangs-Ausgangsleictung noch steil absinkt und unter 50£ gefallen ist.

Die Kurve C stellt dio Betriebsdaten einer thermoelektrische Anordnung dar, die nach der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde. Es ict 2u ersehen, daß der Prozentsatz der Anfangs-Ausgangsleistung nach etwa 2500 Stunden Dauerbetrieb einen konstanten Wert von etv/a 94$ erreicht hat und nach 4000 Stunden keine Absenkung erkennen läßt, obwohl die Betriebstemperatur der heißen Lötstelle zwischen 450 und 500° C lag.

-15-

BAD ORIGINAL

] 90S883/0584

Beispiel III

V/E-Caee 36 010

Ein thermoelektrischeo Element aua Bloi-Tellurid mit n-Leitfähigkoit wurde in gleicher V/cioe wie daa p-lcitendc thermoelektrische Element nach Beispiel I hergestellt; dabei bestanden jedoch die vorgefertigten Lotplättchcn auo reinem Blei mit einem Zusatz von 10 Volumprozent Eisentcilchcn. Die Größe der Eisenteilchen lag zwischen 130 und 16900 llaschcn/cm . Kein Teilchcndurchncoscr lag über 0,125 mm.

In der gleichen Wci3o wurde auch ein thermoelclctriochcs Element mit p-lcitcndcm Blci-Tollurid hergestellt.

Bei der Herstellung dieser Elemente war eine Vorbenotzung der zu verlötenden Teile nicht erforderlich. Die Lötverbindungen waren fest und blasonfroi und boten ein gutes Aussehen, im Vergleich mit ähnlichen thermoelektriochen Elementen, die nach bekannten Methoden hergestellt waren.

3 Figuren
9 Ansprüche

-16-

BAD ORIGINAL

909883/0584

Claims (9)

Patentansprüche

1.) Thermoelektrische Anordnung, bei der Halbleiterkörper mit metallischen Kontaktteilcn durch Lotschichten verbunden oind, dadurch gekennzeichnet, daß die Lotschichten in wesentlichen aus einem Metall der Gruppe Blei, Zinn, Wiemut und Legierungen aus (lioa.cn bepteht, den unlösliche Metallteilchcn zugesetzt sind, deren Schneispunkt über den Schmelzpunkt des Lctco liegt.

2.) Thermoelektrische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unlöslichen liotallteilchcn auo einen Kotall der Gruppe Eiocn, Kobalt, Nickel bestehen.

3.) Thermoelektrische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz an unlöslichen lietalltcilchcn 2 bis 35 Volumprozent der Lotschieht beträgt.

4.) Thermoelektrische Anordnung nach Anspruch 1, dadurh gekennzeichnet, daß die Korngröße der ttetallteilchen zwischen 0,04 und 0,50 mm liegt.

5.) Thermoelektrische Anordnung nach Anopruch 1, dadurch gekcnnzcichnot, daß die Lotschichten einen Zusatz von Phosphor enthalten.

-17-

90988 3/058 Λ

BAD ORIGINAL

6.) Thermoelektrische Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Phosphorsusatz bis zu 0,8 Gewichtsprozent des Lotmotalleo beträgt.

7.) Thermoelektrische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lotcchichtcn einen Zucats eines JU.-kalimetallC3 enthalten.

8.) Verfahren zur Herstellung einer thermoelektrischen Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile der Anordnung unter Zwischenlage vorgefertigter Lotscheiben zusammengesetzt und in einen Ofen in einer Schutzgasatmosphäre auf eine Temperatur zwischen 235 und 425° C gebracht werden.

9.) Vorfahren nach Anopruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ala Schutzgao strömender trockener Waccerstoff verwendet wird.

-18- BAD ORIGINAL

S1088?/C58/.