Способ коммутации термоэлементов

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ . СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кд. Н 0 Е 3 Ы 34 с присоединением заявки М Раудврстювй кввпат СССР аф лелав, изобретений и вткрытвйДата опубликования описания 09,04,82 И, Н, Помазанов, В,А. Рачков, В. М. Моры,В. В; Мазуренко, А; И, Меткин и Г. Ю, Васильев(54) СПОСОБ КОММУТАЦИИ ТЕРМОЭПЕМЕНТОВ Изобретение относится к термоэлектрическому приборостроению и может быть использовано при изготовлении термоэлектрических холодильников и генераторов.Особенностью всех современных термохолодильников является то, что все они строятся на основании использования в них относительно толстых полупроводниковых пластин (3-5 мм и более). Толщина полупроводников в термохоло В дильных элементах не должна быть менее 3 мм. Это приводит к тому, что подоб- ные термохолодильники, особенно мощные, имеют относительно большие габариты, вес и весьма значительную стоимость, что в значительной мере препятч ствует их широкому распространению.В то же время применение в термоохлаждающих устройствах тонких (Х мм и менее) полупроводниковых пластин сдерживается отсутствием способа коммутации, который бы обеспечивал малое переходное сопротивление коммутационного слоя, высокую технологичность и надежность работы термобатареи.Известен способ коммутации термоэлементов заключающийся в том, что на полупроводниковые пластины паяльником наносят слой Ь 1 или Ь + 4%6 на него слой припоя типа ПОС, после чего полупроводники через свинцовую пластину толщиной, 0,5-1 мм припаивают к коммутационным шинам Я. Недостатками этого способа коммутации являются низкая технологичность, вследствие большего числа ручных операций, потребность в сборщиках высокой квалификации и низкое качество коммутации - относительно высокое переход-ное сопротивление на плоскости полупронводник - коммутационная шина (10-%ХО Ом э см). Последнее обстоятельство ограничивает (снизу) толщину полупроводников величиной порядка 3 мм, так как при меньших их толщинах сопротивление коммутационного слоя становится соизмеримым с сопротивлением полупроводни- ка.Известен также способ коммутации термоэлементов с гальваническим нанесением коммутационного слоя на,полупроводники. Так, в способе коммутации солнечного термогенератора предусматривается гальваническое нанесение на рабочие поверхности полупроводников . слоя никеля. Сйновременно к алюминие О ,вым радиаторам, которые являются коммутационными шинами термоэлементов, припаиваются алюминиево-цинковым при поем никелевые диски толщиной 0,5 мм. Последняя операция - припаивание полу проводников к радиаторным элементам со стороны никелевых дисков (никель к никелю) йрипоем на основе свинца и цинка..Пайка термоэлементов происходит в 20 атмосфере 90% азота + 10% водорода в специально собранной аппаратуре с программным; циклом 12.Недостатками данного способа коммутации является низкая технологичность 2 (необходимость в ручных операциях, связанных с пайкой), невысокая эффективность термохолодильника вследствие большого переходного электросопрогивления на плоскости полупроводник - комму-, 30 тационная шина (толстые слои никеля и припоев на основе свинца, цинка и алюминия).Наиболее близким к предлагаемому .по технической сущности является способ. Зф коммутации термоэлементов, заключающийся в том, что на полупроводники предлагается наносить гальваническим путем слой никеля или кобальта на никель- слой серебра, на серебро - паяльником слой припоя типа ПОС, после чего полу.проводники припаивать к коммутационным шинамДля того, чтобы предотвратить перетекание тока по коммутационным слоям, фф нанесенным на боковые грани полупроводников, предусмотрено после гальваыческих покрытий эти грани обрабатывать на наждачной бумаге или иным способом 3), . ЯНедостатками данного способа комму тации являются высокие трудозатраты при массовом производстве (необходимость подвески каждой пластины, зачистки боковых граней после покрытий) и Я невысокое качество покрытий (наличие неизбежных теневых зон при подвеске полупроводников при помощи проволок и 96 4неравномерность покрытий при барабанном способе). Особенностью этогоспособа является и то, что вследствиерастворимости серебра припоями и относительно низкими его пластическимисвойствами, в нем предусмотрено нанесение довольно толстого слоя этого металла (0,5 мм), что определяет высокуюстоимость термохолодильника и снижаетего эффективность вследствие повышениярлектросопротивления.Цель изобретения - повышение технологичности сборки и качества коммутации.Укаэанная цель достигается тем, чтов способе коммутации термоэлементов,заключающемся в нанесении на полупроводниковые пластины коммутационныхслоев с никелевой или кобальтовой прослойкой и соединения их посредствомпайки с металлическими шинами, полупроводникоЬые пластины формируют вблоки, прижимая пластины одну к другойбоковыми поверхностями, и после нанесения на пластины никелевой или кобаль-.товой прослойки, гальваническим путемпокрывают последовательно слоем свинца толщиной 5-20% от толщины полупроводников, а затем слоем металла толщиной 0,25-1% от толщины полупроводников, после чего проводят поблочную пайку их к металлическим шинам.При этом в качестве защитного металла используют никель или медь,Процесс закрепления полупроводниковых пластин, их гальваническое покрытие и собственно коммутация термоэлементов осуществляют следующим образом.. Полупроводниковые прямоугольныепластины одинаковой толщины прижимаются в специальной рамке одна к другойнерабочими боковыми поверхностями, образуя плоский блок. После закрепления полупроводников в рамке и соответствующей ихобработки (зачистки и обезжиривания) наносят гальваническим путем на рабочиеповерхности плоского блока слой никеляили эквивалентный ему слой кобальтатолщиной в пределах 0,1-1,05% от толщины проводников, слой свинца толщиной 5 - 20% от толщины проводников,защитный слой никеля или меди толщиной:0,25 - 1% от толщины полупроводников. Последний слой - оловянно-свинцовый припой, например ПОС, может наноситься либо гальванически, либо паяльником.