Технологические методы повышения надежности термоэлектрических модулей

Представлена общая картина современного технологического процесса сборки термоэлектрических модулей охлаждения—нагрева. Исследованы технологические операции электрохимического травления и анти­диффу­зионного покрытия ветвей термоэлементов, способствующие росту показателей надежности модулей. The gen...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Published in:Технология и конструирование в электронной аппаратуре
Date:2000
Main Author: Прошкин, Н.Н.
Format: Article
Language:Russian
Published: Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України 2000
Subjects:
Online Access:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70928
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:Технологические методы повышения надежности термоэлектрических модулей / Н.Н. Прошкин // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2000. — № 2-3. — С. 48-51. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1859711410432376832
author Прошкин, Н.Н.
author_facet Прошкин, Н.Н.
citation_txt Технологические методы повышения надежности термоэлектрических модулей / Н.Н. Прошкин // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2000. — № 2-3. — С. 48-51. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
collection DSpace DC
container_title Технология и конструирование в электронной аппаратуре
description Представлена общая картина современного технологического процесса сборки термоэлектрических модулей охлаждения—нагрева. Исследованы технологические операции электрохимического травления и анти­диффу­зионного покрытия ветвей термоэлементов, способствующие росту показателей надежности модулей. The general picture of modern technological process of thermoelectric modules assembly of cooling-heating has been presented. The technological operations of electrochemical pickling and antidiffusion coat of thermocells branches that provide rise of indexes reliability of modules have been investigated.
first_indexed 2025-12-01T06:05:53Z
format Article
fulltext Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2000, ¹ 2�3 48 ÷èâàåò óñòîé÷èâîñòü ìåòîäà ê íàðóøåíèþ òðåáîâà- íèÿ íîðìàëüíîñòè çàêîíà âûõîäíîé âåëè÷èíû. Òàê êàê ïðè êîäèðîâàíèè êàæäîãî ôàêòîðà ó÷èòûâàåò- ñÿ åãî çàêîí ðàñïðåäåëåíèÿ, òî ýòî ïîçâîëÿåò îáðà- áàòûâàòü òàáëèöû èñõîäíûõ äàííûõ, ñîäåðæàùèå ôàêòîðû, ïîä÷èíÿþùèåñÿ ïðîèçâîëüíûì çàêîíàì ðàñ- ïðåäåëåíèÿ (îãðàíè÷åíèå ñîñòîèò â óíèìîäàëüíîñòè çàêîíà ðàñïðåäåëåíèÿ ôàêòîðà). Òàêèì îáðàçîì, ïðåäëàãàåìûé ìåòîä ÿâëÿåòñÿ äîñòàòî÷íî óíèâåðñàëüíûì è ìîæåò áûòü ðåêîìåí- äîâàí äëÿ îáðàáîòêè ðåçóëüòàòîâ ïàññèâíîãî ýêñïå- ðèìåíòà â ðàçëè÷íûõ îáëàñòÿõ íàóêè è òåõíèêè. ÒÅÕÍÎËÎÃÈß ÏÐÎÈÇÂÎÄÑÒÂÀ ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÈ 1. Ïëàíèðîâàíèå ýêñïåðèìåíòà â èññëåäîâàíèè òåõ- íîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ / Ê. Õàðòìàí, Ý. Ëåöêèé, Â. Øå- ôåð è äð.� Ì. : Ìèð, 1977. 2. Äîëãîâ Þ. À. Ìîäèôèöèðîâàííûé ìåòîä ñëó÷àé- íîãî áàëàíñà // Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå.� 1987.� Ò. 9, ¹ 4.� Ñ. 79�84. 3. Ôåäîð÷åíêî Ñ. Ã. Ïîñòðîåíèå ìîäåëè ïî ðåçóëüòà- òàì ïàññèâíîãî ýêñïåðèìåíòà // Ðàäèîýëåêòðîíèêà, èí- ôîðìàòèêà, óïðàâëåíèå (Çàïîðîæñêèé ãîñ. òåõí. óí-ò).� 1999.� ¹ 1.� Ñ. 106�108. 4. Ëüâîâñêèé Å. Í. Ñòàòèñòè÷åñêèå ìåòîäû ïîñòðîå- íèÿ ýìïèðè÷åñêèõ ôîðìóë.� Ì. : Âûñøàÿ øêîëà, 1988. Èññëåäîâàíû òåõíîëîãè÷åñêèå îïåðàöèè ýëåêòðîõèìè÷åñêîãî òðàâëåíèÿ è àí- òèäèôôóçèîííîãî ïîêðûòèÿ âåòâåé òåðìîýëåìåíòîâ, ñïîñîáñòâóþùèå ðî- ñòó ïîêàçàòåëåé íàäåæíîñòè ìîäóëåé. Ïðîáëåìà ïîâûøåíèÿ íàäåæíîñòè òåðìîýëåêòðè- ÷åñêèõ ìîäóëåé îõëàæäåíèÿ�íàãðåâà, ó÷èòûâàþùåé ðàçëè÷íûå ôàêòîðû [1], îñòàåòñÿ àêòóàëüíîé. Ðîñò ïîêàçàòåëåé íàäåæíîñòè äîñòèãàåòñÿ, ñ îä- íîé ñòîðîíû, ñõåìíî-êîíñòðóêòèâíûìè ðåøåíèÿìè, ñ äðóãîé �âûáîðîì òåõíîëîãèè ïðîèçâîäñòâà è ïîä- äåðæàíèåì äîñòèãíóòîãî óðîâíÿ íàäåæíîñòè ïðè ýêñïëóàòàöèè.  íàñòîÿùåå âðåìÿ â ïðîèçâîäñòâå òåðìîýëåê- òðè÷åñêèõ ìîäóëåé (ÒÝÌ) øèðîêî èñïîëü- çóåòñÿ ñëåäóþùàÿ òåõíîëîãè÷åñêàÿ ñõåìà: � ïîëó÷åíèå íàïðàâëåííûõ òåðìîýëåêòðè÷åñêèõ êðèñòàëëîâ èç ñïëàâîâ èëè èñõîäíûõ ïîëóïðîâîä- íèêîâûõ ìàòåðèàëîâ; � ðàçðåçêà êðèñòàëëîâ îäíèì èç áåçäåôåêòíûõ ìåòîäîâ (ýëåêòðîèñêðîâîé ñ ïðîâîëî÷íûì ýëåêòðî- äîì èëè ìåõàíè÷åñêèé ñ èñïîëüçîâàíèåì àëìàçíîãî äèñêà èëè ñòðóíû); � îáðàáîòêà (ïîäãîòîâêà) ïîâåðõíîñòè è ëóæå- íèå âåòâåé òåðìîýëåìåíòîâ; � ïîëó÷åíèå ðèñóíêà ìåòàëëèçàöèè íà êåðàìè- ÷åñêèõ òåïëîïåðåõîäàõ; � îäíîâðåìåííàÿ êîììóòàöèÿ ÒÝÌ â ìíîãîìåñ- òíîì ïðèñïîñîáëåíèè (êîíäóêòîðå). Òåõíîëîãè÷åñêèé ïðîöåññ èçãîòîâëåíèÿ ïîëóïðî- âîäíèêîâûõ òåðìîýëåêòðè÷åñêèõ êðèñòàëëîâ äîñ- òàòî÷íî îòðàáîòàí, è êà÷åñòâî çäåñü îáåñïå÷èâàåòñÿ ïðåæäå âñåãî âûñîêèì óðîâíåì òåõíîëîãè÷åñêîãî îáîðóäîâàíèÿ è êâàëèôèêàöèåé ðàáî÷èõ è ÈÒÐ. Ñîâðåìåííîå ïðîèçâîäñòâî ÒÝÌ âûäâèãàåò íà ïåðâûé ïëàí ïðîáëåìó ýêñïðåññíîñòè è äîñòîâåðíî- ñòè êîíòðîëÿ îñíîâíûõ ïàðàìåòðîâ êðèñòàëëîâ. Ñóùåñòâóþùèå ìåòîäèêè è èçìåðèòåëüíûå ñðåäñòâà êîíòðîëÿ ïðåäóñìàòðèâàþò ðàçäåëüíîå èçìåðåíèå ïàðàìåòðîâ êðèñòàëëîâ è íåîáõîäèìîñòü ðàçðåçêè èõ íà ÷àñòè ðàçìåðîì äî 20 ìì, ÷òî ïðèâîäèò ê ñíèæåíèþ ïðîöåíòà âûõîäà ãîäíîãî ìàòåðèàëà. Ìå- òîäû èçìåðåíèÿ, â ñâîþ î÷åðåäü, îòëè÷àþòñÿ ðàçíî- îáðàçèåì è, êàê ïðàâèëî, íåâûñîêîé òî÷íîñòüþ è íèç- êîé ïðîèçâîäèòåëüíîñòüþ. Òàêîå ïîëîæåíèå îáóñ- ëîâëåíî ìíîãèìè ïðè÷èíàìè, è â ÷àñòíîñòè òåì, ÷òî â îòëè÷èå îò äðóãèõ, ïî÷òè âñå ïðîèçâîäèòåëè ÒÝÌ ïîëüçóþòñÿ óñòàíîâêàìè êîíòðîëÿ èíäèâèäóàëüíî- ãî èçãîòîâëåíèÿ. Ñëåäóþùèì ñóùåñòâåííûì ìîìåíòîì â òåõíîëî- ãè÷åñêîé öåïî÷êå ÿâëÿåòñÿ ðàçðåçêà òåðìîýëåêò- ðè÷åñêèõ êðèñòàëëîâ íà âåòâè òåðìîýëåìåíòîâ è èõ îáðàáîòêà, ò. å. ïîäãîòîâêà ðàáî÷èõ ïîâåðõíîñ- òåé ê çàëóæèâàíèþ. Èñïîëüçîâàíèå ýëåêòðîèñêðî- âîãî îáîðóäîâàíèÿ ïîçâîëèëî çíà÷èòåëüíî óñêîðèòü ïðîöåññ ðàçðåçêè êðèñòàëëîâ, à ðàçðåçêà ñ ïðèìåíå- íèåì ×ÏÓ ïîçâîëèò èñêëþ÷èòü îøèáêè îïåðàòîðà è àâòîìàòèçèðîâàòü ïðîöåññ. Äëÿ âåòâåé òåðìîýëåìåí- òîâ ñ ìàëûìè ãàáàðèòàìè ïåðñïåêòèâíûì ïðåäñòàâ- ëÿåòñÿ ñïîñîá ìåõàíè÷åñêîé ðàçðåçêè íà óñòàíîâêå ñòðóííîé ðåçêè. Îáðàáîòêà (ïîäãîòîâêà) ïîâåðõíîñòè ïîëó÷åí- íûõ ïîñëå ðàçðåçêè âåòâåé òåðìîýëåìåíòîâ îñóùå- ñòâëÿåòñÿ â îñíîâíîì ìåõàíè÷åñêèì è õèìè÷åñêèì ñïîñîáàìè. Êàæäûé èç ýòèõ ñïîñîáîâ âûáèðàåòñÿ â çàâèñèìîñòè îò ìåòîäà îáðàáîòêè âåòâåé (íàïðèìåð, ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÌÅÒÎÄÛ ÏÎÂÛØÅÍÈß ÍÀÄÅÆÍÎÑÒÈ ÒÅÐÌÎÝËÅÊÒÐÈ×ÅÑÊÈÕ ÌÎÄÓËÅÉ Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ 02.03 2000 ã. Îïïîíåíò ä. ò. í. À. Ë. ÂÀÉÍÅÐ Í. Í. ÏÐÎØÊÈÍ Óêðàèíà, ã. Îäåññà, ÍÈÈ «Øòîðì» Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2000, ¹ 2�3 49 ïðè ýëåêòðîèñêðîâîé ðàçðåçêå îáðàçóåòñÿ îáîææåí- íûé ñëîé äî 30 ìêì, çíà÷èòåëüíî îòëè÷àþùèéñÿ îò ïàðàìåòðîâ âåòâåé è òðåáóþùèé ïîëíîãî åãî óäàëå- íèÿ). Ìåõàíè÷åñêèé ñïîñîá îáðàáîòêè òðóäîåìîê, ò. ê. òðåáóåò èíäèâèäóàëüíîé îáðàáîòêè âåòâåé. Õè- ìè÷åñêèé ñïîñîá íå âñåãäà ïîçâîëÿåò â äîñòàòî÷íîé ñòåïåíè îáðàáîòàòü ïîâåðõíîñòü âåòâåé òåðìîýëå- ìåíòîâ. Ïðåäñòàâëÿåòñÿ öåëåñîîáðàçíûì îñâîåíèå ñïîñîáà ýëåêòðîõèìè÷åñêîãî òðàâëåíèÿ ìàòåðèàëà, îáëàäàþùåãî íà ïîðÿäîê ìåíüøåé òðóäîåìêîñòüþ ïî ñðàâíåíèþ ñ ìåõàíè÷åñêèì.  êà÷åñòâå êîíòàêòíûõ ïëàñòèí äëÿ êîììóòàöèè âåòâåé òåðìîýëåìåíòîâ èñïîëüçóþòñÿ ìåäíûå ïëàñ- òèíû. Âìåñòå ñ òåì äèôôóíäèðóÿ â ïîëóïðîâîäíè- êîâûé ìàòåðèàë, ìåäü çíà÷èòåëüíî óõóäøàåò õàðàê- òåðèñòèêè è íàäåæíîñòü ÒÝÌ. Äëÿ çàùèòû îò ïðî- íèêíîâåíèÿ ìåäè â ïðèïîé (è � äàëüøå � â ïîëó- ïðîâîäíèêîâûé ìàòåðèàë âåòâè) ïðèìåíÿþòñÿ ìåòî- äû ýëåêòðîîñàæäåíèÿ ïðèïîÿ ëèáî ìåòàëëà íà êîí- òàêòíûå ïëàñòèíû èëè ïðÿìîå çàëóæèâàíèå êîíòàêò- íûõ ïëàñòèí áîëåå âûñîêîòåìïåðàòóðíûì ïðèïîåì. Íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííûìè ïðèïîÿìè, èñïîëü- çóåìûìè â òåðìîýëåêòðè÷åñêîì ïðèáîðîñòðîåíèè äëÿ ëóæåíèÿ è ïàéêè òåðìîýëåìåíòîâ, ÿâëÿþòñÿ ñïëàâû ñèñòåìû «âèñìóò�îëîâî», «âèñìóò�ñóðüìà» è «âèñ- ìóò�îëîâî�ñóðüìà» ñ ðàçëè÷íûìè ñîîòíîøåíèÿ- ìè êîìïîíåíòîâ. Ïðèïîé ñèñòåìû «âèñìóò�ñóðü- ìà» ñ ñîäåðæàíèåì ñóðüìû îò 1 äî 10% èñïîëüçóåò- ñÿ â îñíîâíîì â êà÷åñòâå ïîäñëîÿ äëÿ çàùèòû îò äèôôóçèè ìàòåðèàëà êîíòàêòíûõ øèí â ìàòåðèàë òåðìîýëåìåíòîâ, íà êîòîðûé çàòåì íàíîñèòñÿ ëþáîé èç ñòàíäàðòíûõ ïðèïîåâ, íàïðèìåð ÏÎÑ-61. Âûñî- êàÿ òåìïåðàòóðà ïëàâëåíèÿ ïðèïîÿ «âèñìóò�ñóðü- ìà» (ïîðÿäêà 280�300°Ñ) òðåáóåò âûñîêîé êâàëè- ôèêàöèè ìîíòàæíèêà (ëóäèëüùèêà). Äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ ñòàíäàðòíûõ ïðèïîåâ íåîá- õîäèìî ìåòàëëèçèðîâàòü ïîâåðõíîñòè êîíòàêòà òåð- ìîýëåêòðè÷åñêîãî ìàòåðèàëà ñ ïðèïîåì. Èìååòñÿ ðÿä ìåòîäîâ íàíåñåíèÿ ìåòàëëè÷åñêèõ ïîêðûòèé, èç êî- òîðûõ íàèáîëåå èçâåñòíûìè è òåõíîëîãè÷íûìè ÿâ- ëÿþòñÿ èñïàðåíèå ìåòàëëîâ â âàêóóìå, ãàëüâàíè÷åñ- êîå è õèìè÷åñêîå îñàæäåíèå. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ êà÷åñòâåííûõ ïîêðûòèé íåîáõî- äèìû: � âûñîêèå àäãåçèîííûå ñâîéñòâà (ìåõàíè÷åñ- êàÿ ïðî÷íîñòü íà ðàçðûâ íå ìåíåå 3 êãñ/ìì2); � ñîãëàñîâàíèå ïî ÊÒÐ ñ òåðìîýëåêòðè÷åñêèì ìàòåðèàëîì; � âûñîêàÿ óñòîé÷èâîñòü ê òåìïåðàòóðíûì âîç- äåéñòâèÿì; � îòñóòñòâèå âðåäíûõ ïðèìåñåé (ïî îòíîøåíèþ ê òåðìîýëåêòðè÷åñêîìó ìàòåðèàëó); � íèçêîå êîíòàêòíîå ñîïðîòèâëåíèå (ïîðÿäêà 10�6 Îì·ñì2); � ìèíèìàëüíàÿ âçàèìíàÿ äèôôóçèÿ. Êàê ïîêàçàëè èññëåäîâàíèÿ, ïîäõîäÿùèì ìàòåðè- àëîì ÿâëÿþòñÿ ìåòàëëû ãðóïïû Fe (Ni, Co). Îäíàêî èõ ñâîéñòâà (â êà÷åñòâå êîíòàêòíûõ ïîêðûòèé) î÷åíü çàâèñÿò îò ìåòîäà èõ íàíåñåíèÿ è êà÷åñòâà ïîäãî- òîâêè ïîâåðõíîñòè òåðìîýëåêòðè÷åñêîãî ìàòåðèàëà. Íàèáîëåå ïðîñòûì ñ òî÷êè çðåíèÿ òåõíîëîãè÷íîñòè ÿâëÿåòñÿ ìåòîä õèìè÷åñêîãî îñàæäåíèÿ. Ýòîò ìå- òîä íå òðåáóåò ñëîæíîãî è äîðîãîñòîÿùåãî îáîðó- äîâàíèÿ, êàê ýòî èìååò ìåñòî â ñëó÷àå âàêóóìíîãî íàïûëåíèÿ. Êîíòàêòíûå ñîïðîòèâëåíèÿ, ïîëó÷àåìûå íà îáðàçöàõ ñ õèìè÷åñêèì îñàæäåíèåì íèêåëÿ, ñî- ñòàâëÿåò (3...6)·10�6 Îì·ñì2. Îäíàêî ìåõàíè÷åñêàÿ ïðî÷íîñòü òàêèõ êîíòàêòîâ íåäîñòàòî÷íî âûñîêà. Ïðè ëóæåíèè âåòâåé òåðìîýëåìåíòîâ èñïîëü- çóþòñÿ ñëåäóþùèå ôëþñû: � âîäíûé ðàñòâîð õëîðèñòîãî öèíêà, õëîðèñòî- ãî àììîíèÿ è õëîðèñòîãî êîáàëüòà (íèêåëÿ); � íàñûùåííûé ðàñòâîð õëîðèñòîãî öèíêà ñ äî- áàâëåíèåì ñîëÿíîé êèñëîòû; � íàñûùåííûé ðàñòâîð õëîðèñòîãî àììîíèÿ â ãëèöåðèíå. Âñå ýòè ôëþñû ñîäåðæàò âîçãîíÿþùèå è êèñëîò- íûå êîìïîíåíòû, ïðè èõ èñïîëüçîâàíèè íå âñåãäà ìîãóò ó÷èòûâàòüñÿ òåìïåðàòóðíûå óñëîâèÿ ïàéêè. Ïîýòîìó âàæíûì ÿâëÿåòñÿ ðàçðàáîòêà ôëþñîâ, îá- ëàäàþùèõ áîëåå àêòèâíûìè ñâîéñòâàìè, ñîäåðæà- ùèõ îäíîêîìïîíåíòíóþ îñíîâó, íå ñîäåðæàùèõ âî- äÿíûå ïàðû, íåéòðàëüíûõ ïî îòíîøåíèþ ê ìàòåðèà- ëó òåðìîýëåìåíòîâ è ó÷èòûâàþùèõ òåìïåðàòóðíûå óñëîâèÿ ïàéêè. Ïðîáëåìà ïîëó÷åíèÿ ðèñóíêà ìåòàëëèçàöèè íà êåðàìè÷åñêèõ òåïëîïåðåõîäàõ (ïëàñòèíû èç îêñèäà àëþìèíèÿ) ÿâëÿåòñÿ òèïè÷íîé äëÿ ìèêðîýëåêòðîí- íîé òåõíèêè. Î÷åâèäíî, ÷òî ïðè ñîçäàíèè òåõíîëî- ãèè èçãîòîâëåíèÿ òåïëîïåðåõîäîâ ÒÝÌ äîëæíû ïðè- âëåêàòüñÿ ìåòîäû ôîòîëèòîãðàôèè, ïðèìåíÿåìûå â ìèêðîýëåêòðîíèêå. Ïðè êîììóòàöèè ÒÝÌ ÷èñëî ñïàèâàåìûõ ïîä- âèæíûõ ýëåìåíòîâ èñ÷èñëÿåòñÿ íåñêîëüêèìè ñîòíÿ- ìè, ÷òî çíà÷èòåëüíî âëèÿåò íà êà÷åñòâî ñïàèâàåìûõ ÒÝÌ. Íåîáõîäèì äîñòàòî÷íî ïðîñòîé ñïîñîá ïîëó- ÷åíèÿ ìîíòàæíûõ ïëàò (êåðàìè÷åñêèõ ïëàñòèí ñ êîíòàêòíûìè øèíàìè íåîáõîäèìîé òîëùèíû). Ýòî ìîæåò áûòü ïðåäâàðèòåëüíîå ñïàèâàíèå êîíòàêòíûõ øèí ñ òåïëîïåðåõîäàìè ëèáî ôîðìèðîâàíèå êîíòàê- òíûõ øèí ãàëüâàíîñòåãèåé. Êîììóòàöèÿ ÿâëÿåòñÿ íàèáîëåå òðóäîåìêîé è îòâåòñòâåííîé îïåðàöèåé ïðè èçãîòîâëåíèè ÒÝÌ.  ÒÝÌ, âêëþ÷àþùèõ çíà÷èòåëüíîå ÷èñëî ñïàåâ, îòêà- çû ÷àùå âñåãî èìåþò ìåñòî ïî ïðè÷èíå íàðóøåíèÿ êîíòàêòîâ.  íàñòîÿùåå âðåìÿ ïàéêà è êîììóòàöèÿ ÒÝÌ ïðîèçâîäÿòñÿ íà òåðìîðåãóëèðóåìûõ ïîâåðõ- íîñòÿõ (ýëåêòðîïëèòêàõ ñ çàêðûòîé ñïèðàëüþ). Ïðî- öåññ ïàéêè äëèòåëåí, ðàçîãðåâ ïîâåðõíîñòè êîíòàê- òîâ íåðàâíîìåðåí, ÷òî ïðèâîäèò ê òåìïåðàòóðíîìó ïåðåêîñó, óâåëè÷åíèþ âðåìåíè ðàñïëàâëåíèÿ ïðèïîÿ è, êàê ñëåäñòâèå, ê íåêà÷åñòâåííîìó ñîåäèíåíèþ (óâå- ëè÷åíèþ êîíòàêòíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ), ñíèæåíèþ ýíåðãåòè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ÒÝÌ. Íåîáõîäèì ñïîñîá, îáåñïå÷èâàþùèé êðàòêîâðåìåííûé ðàçîãðåâ. Ñóùåñòâóþò ñïîñîáû ëîêàëüíîãî ðàçîãðåâà â ìåñ- òàõ êîíòàêòîâ çà ñ÷åò èñïîëüçîâàíèÿ ÈÊ-èçëó÷åíèÿ, à òàêæå ïàéêà â ïàðîâîé ôàçå.  íàñòîÿùåé ðàáîòå ðàññìîòðåíû ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèÿ âîïðîñîâ ýëåêòðîõèìè÷åñêîãî òðàâëåíèÿ âåòâåé òåðìîýëåìåíòîâ è ïîëó÷åíèÿ àí- òèäèôôóçèîííûõ ïîêðûòèé ìåòîäîì õèìè÷åñêîãî çàìåùåíèÿ. Ýòè îïåðàöèè òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåñ- ñà èçãîòîâëåíèÿ ÒÝÌ ÿâëÿþòñÿ íàèáîëåå êðèòè÷- ÒÅÕÍÎËÎÃÈß ÏÐÎÈÇÂÎÄÑÒÂÀ 7 Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2000, ¹ 2�3 50 íûìè ñ òî÷êè çðåíèÿ îáåñïå÷åíèÿ íàäåæíîñòè â ïðî- öåññå ýêñïëóàòàöèè ÒÝÌ. Ðàçðàáîòàíû ñïîñîá è ñîñòàâ ýëåêòðîõèìè÷åñ- êîãî òðàâëåíèÿ â ùåëî÷íîé ñðåäå ïðè èñïîëüçîâà- íèè âíóòðåííåãî õèìè÷åñêîãî èñòî÷íèêà òîêà [2, 3]. Èññëåäîâàíû ðàçëè÷íûå ñîñòàâû, èñïîëüçóåìûå ïðè òðàâëåíèè òåðìîýëåêòðè÷åñêèõ ñïëàâîâ íà îñíîâå òåëëóðèäà âèñìóòà. Íàèáîëåå ýôôåêòèâíûì ÿâëÿ- åòñÿ âîäíûé ðàñòâîð òðåõçàìåùåííîãî ëèìîííîêèñ- ëîãî íàòðèÿ ñ ãèäðàòîì îêèñè êàëèÿ. Âåòâè òåðìîýëåìåíòîâ ïîäâåðãàëèñü òðàâëåíèþ êîíòàêòèðîâàíèåì â ðàñòâîðå ñ áîëåå ýëåêòðîîòðè- öàòåëüíûì ìåòàëëîì (íàïðèìåð, àëþìèíèåì). Íà øêàëå ñòàíäàðòíûõ ïîòåíöèàëîâ àëþìèíèé è êîì- ïîíåíòû òåðìîýëåêòðè÷åñêîãî ìàòåðèàëà äîñòàòî÷- íî äàëåêî îòñòîÿò äðóã îò äðóãà, ÷òî ïîçâîëÿåò ïî- ëó÷èòü â ùåëî÷íîì ðàñòâîðå ðàçíîñòü ïîòåíöèàëîâ ìåæäó íèìè 1,2�1,4 Â.  ðåçóëüòàòå âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó àëþìèíèåì è òåðìîýëåêòðè÷åñêèì ìàòåðèàëîì èíèöèèðóþòñÿ ýëåêòðîõèìè÷åñêèå ðåàêöèè, ðàçðóøàþùèå ñèëû âçà- èìîäåéñòâèÿ òåëëóðà è ñåëåíà â ïëîñêîñòÿõ ñïàéíî- ñòè ñ îäíîâðåìåííûì âûäåëåíèåì âîäîðîäà (îò òðàâ- ëåíèÿ àëþìèíèÿ) è ñèíòåçèðîâàíèåì ÒåÍ2 è SeH2. Ïîñëåäíèå ðàñòâîðÿþòñÿ â âîäíîé ùåëî÷íîé ñðåäå. Êðîìå òîãî, âûäåëÿþùèéñÿ âîäîðîä ïðåäîõðàíÿåò ïîâåðõíîñòü õàëüêîãåíèäà îò îêèñëåíèÿ.  ñëîæíîì ýëåêòðîõèìè÷åñêîì âçàèìîäåéñòâèè ìåæäó ýëåìåíòàìè ïîëóïðîâîäíèêîâîé êîìïîçèöèè è àëþìèíèåì âíóòðåííèå ýëåêòðîëèòè÷åñêèå ïðîöåñ- ñû ïðåîáëàäàþò íàä õèìè÷åñêèìè è ïðèâîäÿò ê èç- áèðàòåëüíîìó óñèëåíèþ ðàñòâîðåíèÿ Òå è Se. Ïî- âåðõíîñòü òåðìîýëåêòðè÷åñêîãî ìàòåðèàëà ïîëó÷àåò ðàçâèòèå çà ñ÷åò îáðàçîâàíèÿ ìèêðîñêîïè÷åñêèõ ïîëîñ òðàâëåíèÿ õàëüêîãåíèäîâ â íàïðàâëåíèè ïëîñ- êîñòåé ñïàéíîñòè, îáîãàùàåòñÿ âèñìóòîì è ñóðüìîé è èõ ñîåäèíåíèÿìè, õîðîøî ñìà÷èâàåìûìè âèñìóòî- ñóðüìÿíèñòûìè ïðèïîÿìè. Ñìà÷èâàåìîñòü ïîâåðõíîñòè òåðìîýëåìåíòîâ ïðè- ïîåì ñîñòàâà (% ìàñ.) Bi 53 + Sn 42 + Sb 5 ñ òåìïåðà- òóðîé ïëàâëåíèÿ 140°Ñ ïðè èñïîëüçîâàíèè ôëþñà � 20%-íîãî ðàñòâîðà ãëèêîëèíàòà õëîðèäà íèêåëÿ â ãëèêîëå � ïîñëå ýëåêòðîõèìè÷åñêîãî òðàâëåíèÿ ñî- ñòàâèëà ìåíåå 3 ñ. Ïðî÷íîñòü ñöåïëåíèÿ ïðèïîÿ ñ ïîâåðõíîñòüþ òåðìîýëåìåíòîâ ïîêàçàíà â òàáë. 1. Òàáëèöà 1 Ïðî÷íîñòü ñöåïëåíèÿ ïðèïîÿ ñ ïîâåðõíîñòüþ òåðìî- ýëåìåíòîâ (êãñ/ìì2) Çàùèòó òåðìîýëåêòðè÷åñêîãî ìàòåðèàëà îò äèôôóçèè ïðèìåñåé îñóùåñòâëÿþò ìåòàëëèçàöèåé òåðìîýëåìåíòîâ. Íàìè èññëåäîâàíà âîçìîæíîñòü ïîëó÷åíèÿ àíòè- äèôôóçèîííûõ ïîêðûòèé íà ìåäíûõ êîíòàêòíûõ ïëàñòèíàõ è òåðìîýëåìåíòàõ ñïîñîáîì, ïðèíöèïèàëü- íî îòëè÷íûì îò èçâåñòíûõ è îñíîâàííîì íà ïðîâå- äåíèè ãåòåðîãåííîé ðåàêöèè â îðãàíè÷åñêîì ðàñòâî- ðèòåëå [4]. Èçâåñòíî, ÷òî ðàñòâîðåíèå ñîëåé íèêåëÿ â ìíî- ãîàòîìíûõ ñïèðòàõ ñîïðîâîæäàåòñÿ îáðàçîâàíèåì êîìïëåêñîâ òèïà [Ìå(R)3]X2, ãäå Ìå �ìåòàëë, R � ìíîãîàòîìíûé ñïèðò (ãëèöåðèí, ýòèëåíãëèêîëü), Õ � Ñl2 �, SO4 � � è äð. Êîìïëåêñíûå ñîëè (ãëèöåðè- íàò è ãëèêîëèíàò õëîðèäà íèêåëÿ) ïðè ðàñòâîðåíèè â ìíîãîàòîìíûõ ñïèðòàõ îáðàçóþò ñîëüâàòû. Ïðè èõ êèïÿ÷åíèè ïðîèñõîäèò ñîëüâîëèç ñ îáðàçîâàíè- åì ïðîìåæóòî÷íûõ ïðîäóêòîâ. Ìåòàëëè÷åñêàÿ ïîä- ëîæêà, ïîìåùåííàÿ â êèïÿùèé ðàñòâîð, ïîêðûâàåòñÿ ìåòàëëîì êîìïëåêñíîé ñîëè (íèêåëü). Ïðîäóêòû ñîëüâîëèçà êàòàëèçèðóþò ãåòåðîãåííóþ ðåàêöèþ, ïðè êîòîðîé ïðîèñõîäèò íå îñàæäåíèå ìåòàëëà ïîêðû- òèÿ, à çàìåùåíèå èì ìåòàëëà ïîäëîæêè. Ñóùåñòâåí- íûì îòëè÷èåì çàìåùåííûõ ïîêðûòèé îò îñàæäåí- íûõ ÿâëÿåòñÿ èõ âûñîêàÿ ïðî÷íîñòü ñöåïëåíèÿ ñ îñíîâîé è (ïðè íåáîëüøîé òîëùèíå � 0,6�1,5 ìêì) âîçìîæíîñòü äîñòèæåíèÿ âûñîêîé ïëîòíîñòè. Îñóùåñòâëÿåìàÿ òàêèì îáðàçîì ìåòàëëèçàöèÿ òåðìîýëåìåíòîâ îáåñïå÷èâàåò õîðîøóþ ñìà÷èâàå- ìîñòü ìàòåðèàëà îëîâîâèñìóòîâûìè ïðèïîÿìè. Oäíàêî äëÿ ëóæåíèÿ è ïàéêè ñâèíåöñîäåðæàùèìè ïðèïîÿìè, íàïðèìåð ÏÎÑ-61, ïîëó÷àåìàÿ òîëùèíà ïîêðûòèÿ íåäîñòàòî÷íà.  ñâÿçè ñ ýòèì ïîêðûòèÿ èñïîëüçîâàëèñü êàê ïîäñëîé, íà êîòîðûé äîïîëíè- òåëüíî îñàæäàëè ñëîé íèêåëÿ òîëùèíîé 3�5 ìêì. Ïðè èñïîëüçîâàíèè çàìåùåííûõ ïîêðûòèé â êà÷å- ñòâå ïîäñëîÿ ïîä îñàæäåíèå ïðî÷íîñòü ñöåïëåíèÿ ïîñëåäíèõ ñ òåðìîýëåêòðè÷åñêèì ìàòåðèàëîì âîç- ðàñòàåò â äâà ðàçà è ñòàíîâèòñÿ ðàâíîé ïðî÷íîñòè ñàìîãî ìàòåðèàëà. Ðåçóëüòàòû îïðåäåëåíèÿ ïðî÷íîñòè ñöåïëåíèÿ ñ òåðìîýëåêòðè÷åñêèì ìàòåðèàëîì íèêåëåâûõ ïîêðû- òèé, ïîëó÷åííûõ ðàçëè÷íûìè ñïîñîáàìè, ïðåäñòàâ- ëåíû â òàáë. 2. Êîìïëåêñíûå ñîëè ïðè ðàñòâîðåíèè â ïîëÿðíûõ ðàñòâîðèòåëÿõ ÿâëÿþòñÿ îäíîâðåìåííî âûñîêîàêòèâ- íûìè ôëþñàìè ñ îäíèì àêòèâíûì êîìïîíåíòîì [5, 6]. Âûñîêàÿ àêòèâíîñòü ôëþñîâ îáóñëîâëåíà òåì, ÷òî ïðè êîíòàêòå ñ ïîâåðõíîñòüþ òåðìîýëåêòðè÷åñêîãî ÒÅÕÍÎËÎÃÈß ÏÐÎÈÇÂÎÄÑÒÂÀ Òèï ïðîâîäèìîñòè Ñîñòàâ ðàñòâîðà, % ìàñ. n-òèï ð-òèï (0,5...1,0) ÌNa2CO3 1,7 1,8 5%Na3C6H5O7·5,5H2O+1%KOH 1,9 2,2 10% Na3C6H5O7·5,5H2O+1%KOH 2,2 2,5 Òèï ïðîâîäèìîñòè Âèä ïîêðûòèÿ n-òèï ð-òèï Íèêåëåâîå ïîêðûòèå, ïîëó÷àåìîå âàêóóìíûì íàïûëåíèåì Îêîëî 1,0 Íèêåëåâîå ïîêðûòèå, îñàæäåííîå 1,3 0,98 Íèêåëåâîå ïîêðûòèå, çàìåùåííîå 2,4 2,5 Íèêåëåâîå ïîêðûòèå, îñàæäåííîå, ñ ïîäñëîåì çàìåùåííîãî íèêåëÿ 2,7 2,6 Òàáëèöà 2 Ïðî÷íîñòü ñöåïëåíèÿ íèêåëåâûõ ïîêðûòèé ñ òåðìî- ýëåêòðè÷åñêèì ìàòåðèàëîì (êãñ/ìì2) Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2000, ¹ 2�3 51 ÒÅÕÍÎËÎÃÈß ÏÐÎÈÇÂÎÄÑÒÂÀ ìàòåðèàëà ïðè ëóæåíèè èç êîìïëåêñíîé ñîëè âûäå- ëÿåòñÿ ìåòàëëè÷åñêèé íèêåëü, àêòèâèçèðóþùèé ïàÿå- ìóþ ïîâåðõíîñòü è ñíèæàþùèé ïîâåðõíîñòíîå íàòÿ- æåíèå ðàñïëàâà ïðèïîÿ. Ýòî ïðèâîäèò ê åãî õîðîøå- ìó ðàñòåêàíèþ ïî íàãðåòîé ïîâåðõíîñòè ìàòåðèàëà.  ñðàâíåíèè ñ èçâåñòíûìè ôëþñàìè, ïðèìåíÿå- ìûìè äëÿ ëóæåíèÿ òåðìîýëåêòðè÷åñêîãî ìàòåðèàëà, ïðåäëîæåííûå ôëþñû: � âûñîêîàêòèâíû ïðè îáëóæèâàíèè òåðìîýëå- ìåíòîâ � äàæå áåç ïðåäâàðèòåëüíîé èõ àêòèâàöèè; � õàðàêòåðèçóþòñÿ ïîíèæåííûì äûìîîáðàçîâà- íèåì ïðè òåìïåðàòóðàõ âûøå 200°Ñ è îòñóòñòâèåì åãî ïðè ìåíüøèõ òåìïåðàòóðàõ ëóæåíèÿ; � íåéòðàëüíû. Ðåçóëüòàòû ñðàâíåíèÿ ðàçëè÷íûõ ôëþñîâ ïðè- âåäåíû â òàáë. 3. ***  ïðîäîëæåíèå ïðîâåäåííûõ èññëåäîâàíèé è íà èõ îñíîâå ñòàíîâèòñÿ âîçìîæíûì ðåøåíèå ïåðñïåê- òèâíûõ âîïðîñîâ êîììóòàöèè è àâòîìàòèçèðîâàí- íîé ñáîðêè óíèôèöèðîâàííûõ òåðìîýëåêòðè÷åñêèõ ìîäóëåé. ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ 1. Âàéíåð À. Ë., Âîäîëàãèí Â. Þ., Ïðîøêèí Í. Í. Îáåñïå÷åíèå íàäåæíîñòè è äîëãîâðåìåííîé ñòàáèëüíîñ- òè òåðìîýëåêòðè÷åñêèõ îõëàäèòåëåé // Òåïëîâûå ðåæè- ìû è îõëàæäåíèå ðàäèîýëåêòðîííîé àïïàðàòóðû.� 1995.� ¹ 1�2.� Ñ. 31�33. 2. Ïàò. 11149 Óêðàèíû. Ðîç÷èí äëÿ õiìi÷íîãî i êîí- òàêòíîãî ç àëþìiíiºì òðàâëåííÿ ïîâåðõíi íàïiâïðîâiä- íèêîâèõ òåðìîåëåìåíòiâ / Â. À. Ïåñêîâ, Í. Í. Ïðîø- ê³í.� 1996.� Áþë. ¹ 4. 3. Ïàò. 11467 Óêðàèíû. Ñïîñiá ïiäãîòîâêè ïîâåðõíi íàïiâïðîâiäíèêîâèõ ìàòåðèàëiâ äî ëóäiííÿ / Â. À. Ïåñêîâ, Â. Þ. Âîäîëàã³í, Í. Í. Ïðîøê³í.� 1996.� Áþë. ¹ 4. 4. Ïàò. 8637 Óêðàèíû. Ñêëàä äëÿ íàíåñåííÿ íiêåëüî- âèõ ïîêðèòòiâ / Â. À. Ïåñêîâ, Í. Í. Ïðîøê³í.� 1996.� Áþë. ¹ 3. 5. À. ñ. 1169798 ÑÑÑÐ. Ôëþñ äëÿ ïàéêè è ëóæåíèÿ / Â. À. Ïåñêîâ, Í. Í. Ïðîøêèí.� 1985.� Á.È. ¹ 28. 6. À. ñ. 1189894 ÑÑÑÐ. Ôëþñ äëÿ ãîðÿ÷åãî ëóæåíèÿ è ïàéêè / Â. À. Ïåñêîâ, Í. Í. Ïðîøêèí.� 1985.� Á.È. ¹ 41. «ÌÈÊÐÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ È ÈÍÔÎÐÌÀÒÈÊÀ�2000» Ìîñêîâñêèé ãîñóäàðñòâåííûé èíñòèòóò ýëåêòðîííîé òåõíèêè (Òåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò) ïðèãëàøàåò 16-18 íîÿáðÿ 2000 ã. ïðèíÿòü ó÷àñòèå â ðàáîòå 3-é Ìåæäóíàðîäíîé íàó÷íî-òåõíè÷åñêîé êîíôåðåíöèè «Ýëåêòðîíèêà è èíôîðìàòèêà - XXI âåê». Íàó÷íûå íàïðàâëåíèÿ ðàáîòû êîíôåðåíöèè (ïî ñåêöèÿì) 1. Ôèçèêà è òåõíîëîãèÿ ìèêðî- è íàíîýëåêòðîíèêè. 2. Ìàòåðèàëû è îáîðóäîâàíèå ýëåêòðîííîé òåõíèêè. 3. Ïðîåêòèðîâàíèå ÈÑ è ñèñòåì. 4. Ìèêðîñèñòåìû è ìèêðîìåõàíèêà. 5. Èíôîðìàöèîííî-óïðàâëÿþùèå ñèñòåìû. 6. Òåëåêîììóíèêàöèîííûå ñèñòåìû è ñâÿçü. 7. Áèîìåäèöèíñêàÿ ýëåêòðîíèêà. 8. Ìåíåäæìåíò è ìàðêåòèíã â ýëåêòðîíèêå. 9. Ãóìàíèòàðíûå ïðîáëåìû èíôîðìàòèçàöèè. Àäðåñ Îðãêîìèòåòà: 103498, Ìîñêâà, Ê-498, Ìîñêîâñêèé ãîñóäàðñòâåííûé èíñòèòóò ýëåêòðîííîé òåõíèêè (ÌÈÝÒ), ÎÍÒÈ, íà êîíôåðåíöèþ «ÝëÈíô-XXI âåê». Òåëåôîí: (095) 532-98-30 Ôàêñ: (095) 530-54-29 Îòâåòñòâåííûé ñåêðåòàðü - Õàðà÷ Âàëåíòèíà Ïàâëîâíà. 7* Òàáëèöà 3 Àêòèâíîñòü ôëþñîâ ïðè íèçêîòåìïåðàòóðíîé ïàéêå òåðìîýëåìåíòîâ Êîíòàêòíîå ñîïðî- òèâëåíèå, 10 6 Îì·ñì 2 Ñìà÷èâàåìîñòü ïðèïîÿìè ñîñòàâà (% ìàñ.): Òèï ïðîâîäèìîñòè Àêòèâíàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ ôëþñà Ðàñòâî- ðèòåëü Sn 43 Bi 57 Sn 42 Bi 53 Sb 5 n-òèï p-òèï ZnCl2 (íàñûùåí- íûé ðàñòâîð) Âîäà Óäîâëåòâîðèò. Õîðîøåå 1,9–2,5 1,6–2,2 NH4Cl Ãëèöåðèí Óäîâëåòâîðèò. Óäîâëåòâîðèò. 1,3–1,5 2,8–2,9 NiCl2·6H2O ZnCl2 NH4Cl Âîäà Õîðîøàÿ Õîðîøàÿ 2,8–2,9 2,6–3,0 [Ni(C2H6O3)3] ·Cl2 Ãëèêîëü “ “ 1,9 2,0 [Ni(C2H6O3)3] ·Cl2 Ãëèöåðèí “ “ 1,1 1,3
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-70928
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 2225-5818
language Russian
last_indexed 2025-12-01T06:05:53Z
publishDate 2000
publisher Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
record_format dspace
spelling Прошкин, Н.Н.
2014-11-16T17:22:39Z
2014-11-16T17:22:39Z
2000
Технологические методы повышения надежности термоэлектрических модулей / Н.Н. Прошкин // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2000. — № 2-3. — С. 48-51. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
2225-5818
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70928
621.362.2
Представлена общая картина современного технологического процесса сборки термоэлектрических модулей охлаждения—нагрева. Исследованы технологические операции электрохимического травления и анти­диффу­зионного покрытия ветвей термоэлементов, способствующие росту показателей надежности модулей.
The general picture of modern technological process of thermoelectric modules assembly of cooling-heating has been presented. The technological operations of electrochemical pickling and antidiffusion coat of thermocells branches that provide rise of indexes reliability of modules have been investigated.
ru
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
Технология и конструирование в электронной аппаратуре
Технология производства
Технологические методы повышения надежности термоэлектрических модулей
Технологічні методи підвищення надійності термоелектричних модулів
The technologycal methods upgrading reliability of thermoelectric modules
Article
published earlier
spellingShingle Технологические методы повышения надежности термоэлектрических модулей
Прошкин, Н.Н.
Технология производства
title Технологические методы повышения надежности термоэлектрических модулей
title_alt Технологічні методи підвищення надійності термоелектричних модулів
The technologycal methods upgrading reliability of thermoelectric modules
title_full Технологические методы повышения надежности термоэлектрических модулей
title_fullStr Технологические методы повышения надежности термоэлектрических модулей
title_full_unstemmed Технологические методы повышения надежности термоэлектрических модулей
title_short Технологические методы повышения надежности термоэлектрических модулей
title_sort технологические методы повышения надежности термоэлектрических модулей
topic Технология производства
topic_facet Технология производства
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70928
work_keys_str_mv AT proškinnn tehnologičeskiemetodypovyšeniânadežnostitermoélektričeskihmodulei
AT proškinnn tehnologíčnímetodipídviŝennânadíinostítermoelektričnihmodulív
AT proškinnn thetechnologycalmethodsupgradingreliabilityofthermoelectricmodules