Способ изготовления цепочек термоэлементов

петен ню те,.г.,еснал .,а т М ОП ИИЗОбРЕТЕН Ия Союз СоветскихСоциалистицескихРеспублик и 669432 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51 1) 2387699(18-2 01,08.76 1 01 1. 35/02 с присоединением заявк осударстввннын квинтет СССР оо делам нзоорвтеннй н открытнй. А. Семенюк, О. Л. Нечипорук и Н. П. Красильников есский технологический институт холодильной промышленности 71) Заявител(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЦЕПОЧЕК ТЕРМОЭЛЕМЕ 11 ТОВ Изобретение относится к области холодильной техники и может быть использовано приемушественно при созлании простых и надежных полупроводниковых термоэлектрических микроохладителей.Известен, например, способ изготовле ния термобатарей, в котором отдельные термоэлементы р- и п-типов проводимости спаивают в последовательную электрическую цепь с помошью коммутирующих пластин, присоединенных к теплопереходам 1. Из 1 о вестный способ связан с индивидуальным изготовлением и обработкой отдельны термоэлементов и коммутирующих пластин, что затрудняет его применение при серийном производстве компактных микро- модулей.Известен способ изготовления цепочек термоэлементов с чередуюшим ися элементами р- и п-типов проводимости 21. Известный способ включает в себя изготовление брусков из полупроводниковых материа 2 лов р- и и-типов проводимости, высотои, равной высоте термоэлемента, шириной равной одному из боковых размеров термоэлемента, а длиной значительно превышающей другой боковой его размер, припаивание ряда брусков чередующегося тнпа проводимости между двумя электропроволящими платами с последующим прорезанием образовавшегося блока сначала резами параллельными боковым поверхностям брусков вдоль плоскостей их касания, а затем разрезание резами перпендикулярными боковым поверхностям брусков с образованием цепочек термоэлементов.Существующий способ имеет рял недостатков:а) Необходимо выдерживать плоскопараллельность брусков,так как в случае не- параллельности после спзивания имеется опасность несовпадения либо пересечения плоскости реза и плоскости касания лв) х соседних брусков, что при малой ширине бруска может привести к наруп 1 ению схемы коммутации.б) Процесс групповой пайки брусков к электропроводяшим платам сопряжен с выделением газа и возлуха из припоя и полупроволникового вещества, Отвол газа и воздуха из-пол электропроволяших плат, пло 1 цаль которых равна плошали торцовых по 669432верхностей ИлупрсиодИковых брусков, осуществляетс тогько н краям блока. Это приВодит к Ос)рсзсвин ию 30 здуцны рКОВИ в слое припоя послс с о затвердевани. Этс значительно ухудпдет качество контактов. Если размеры спдев соизчеримы с размерами раковин, то наличие последних В припое неизбежно приводит к рдзрушеник цепочки в месте контакта В процессе разрезания блс- ка.Целью данноп изобретения является повышение качества цепочек и увеличс нис про о цента выхода годной продукции, путем облегчения выхода газовых фракций и: зсИ спаивания брускс)в и пгт. Поставленная цель осигес тем, что15 продольные прорези в платах В;цль брус- ков выполняют до пайки брусков и пли г, при сборке брусков и плат в прорсзи уста. ндвливдют гсистанциоруоцис пгсл ип ,кс- горце удилют после спаивания брусков.Ня фиг. 1 изображена компоновки дети о лей терчоэлектрического модуля перед про- весом спаивания, аксонометрия: на фи. 2спаянный блок; на фиг. 3 - кочпоновки деталей перед п)оессом групповой пайки при изготовлении двухкаскадных цепочек.Элетропроводящие платы 1,2 имеют форму 11-образого профиля. Внутренние сторонь лдг покрывают слоем припоя и в честях стыковки соседних брусков выполИ 50 Ирорсзи 8. В це И Вставлк)т дистанционные пластины 4, что позволяет избежать заксрачивдни полупроводниковы с брчссс)в О,6 р - и и-типов проводимости В процессе групповоипайки. После спаивания дистанционные пластины у;д;як)т.На фиг. 2 изображен спаянный блок 7. Для получения цепочек 8 после;(овательно соединенных термоэлеменсв р- и п-титов блок разрезают резами 9, ис рпендикулярными боковы. поверхос гям ио.х роводниковых брусков. Теробитрео изстсв ивают, коммутируя цепочки и пос,е)всегьную электрическую цепь таким соризоч, - бы каждая следующая цепочка оыли ниернута относительной предыдуцей нд 180 вокруг оси термоэлемента.Предлагаемый способ может быть использован при изготовлении двухкаскадных це почек с параллельным питанием каскадов.Полупроводниковые бруски низкотемпературного 10 и высокотемпературного 11 каскадов. р- и и-типов проводимости, ширина которых равна одному из боковых рс.- меров термоэлемента, длина значительно превышает другой боковой размер, а Высота равна высоте термоэлемента, размещают между электропроводцичи платами 12, 13, 14, имеющими прорези, в которые вставляют дистанционные пластины 15, позволяю щие избежать шунтирования соседних брусков в процессе групповой пайки. Отрезая от блока резами, перпендикулярными ооковой поверхности полупроводниковых брусков, влосы толщиной равной боковочх рдзчер) тЕрМОЭЛЕМЕНта, ПОЛуЧаЮт двуХКИСКИдпыс цпочки термоэлементов с пдрдллс,ьным пит;- ниеч каскадов.Пример 1. Предлагаемый способ Оыл использован при изготовлении однокаскядных термоэлектрических микромодулей. Электропроводящие платы были выполнены В виде П-образных пластин из чели толпспной 0,5 мм. Внутренние стороны плат нкрывались слоем припоя 54 /, В - 4/) Ь (температура плавления 150 С) и в местях стыковки соседних брусков электроис кровы ч способом прорезались щели шириной 0,2 чм. Ход)одяя электропроводяпая платя 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 мч (11 цтук дырочной и 11 цтук э.с 1 ктронной проводимостей) были изготовлены из прессованных материалов с добротностью 2,2 10 К . Все детали термоэлектрического микромодуля Оы,и скомпонованы тдк,кдк показано на фиг. 1 и спаивались в блок при температуре около 160 С. Пссле спаивания дистанционные пластины удалялись и от блока электроискровым способом отрезались цепочки последовательно соединенных термоэгехетов. 1(олученные цепочки были исользованы для изготовления однокаскядных термоэлектрических микрочодулс й. С этой целью цепочки в количестве го 10 штук соединялись в последовательную электрическую цепь таким образом, что каждая последуошая цепочка была повернута вокруг оси термоэлемента на 180 относительно своего положения при отрезани ее от блока. Термоэлектрические модули при габаритных разчерах 24 Х 10,8 Х 5 мм содержали чо 220 терхи- элсментов сечением 0,9 х 0,9 мм и высстой :3,8 мм. Максимальный перепад температур составил 55 - : 57 С при токе 0,6 А.Пример 2. Предлагаемый способ был использован также при создании двухкаскадных термоэлектрических микромодулей с параллельным питанием каскадов. Бруски имели одинаковую ширину (0,9 мм) и длину (20 мм) 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 мм, представляющие собой каскадные цепочки термоэлементов с параллельным питанием каскадов. Из 10 цепочек бьл изготовлен двухкаскадный чикромодуль, состоящий из 200 термоэлемен гов. На модуле была достигнута разность темперигур в 79,5 С при токе питания 2 А.При использовании предлагаемого способа процесс изготовления каскадных цепос)иг сек практически не усложссесся по сравнессцю с изготовлением одцокаскадных. Способ обеспечивает единообразие технолосчсческих операций и приемов и создает благоприятные условия для унификации и удесцевления производства одно- и двухкаскадных цепочек с любым числом термоэлемец 5 тов.Использование предлагаемого способа обеспечит по сравнению с существующим способом следующие преимушества:а) устранит операцию прорезания гцелей вдоль боковых граней соседних полупроводниковых 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 электропроводягцих 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 цепо чек, используемых для создания термоэлектрических микромодулей. Способ цзготов,)с)сц пеночек тсрмоэлсментов с чередуюцспмцся )лсмсцтдмц р. ц п-тцпов проводимости, вклк)чд)ошцй цз) отовление брусков цз сц),впрс)вс)дниковь)х материалов р- ц п-типов, высотой, рдвш)й высоте термоэлемецтд, спириной, равной одному из боковых размеров термоэлемецтд, а длиной превышак)шей дру) ой его боковой размер, прцссацвацце ряда брусков в порядке чередования тис)д проводихп)сти между электропроводяспим)с платами, прорезание плат вдоль брусков и отрезацце пеночек термоэлементов, от.сссчаюисиися тем, что, с целью повышения качествд пеночек и увеличения процента выхода годной продукции, путем облегчения выхода газовых фракций и 3 3 Г) н ы с п д и В д и и я о р х с к О в ) ) и л с) т, с р О д О,1 ьные прорези в с)л;)тс)х вдс)л) брусков выполняют до пайки брусков и плат, )срп сборкс брусков и плат в прорези устдндвливдк дистанпионируннпие с)лс)стив, которые удаляют после сдиваня бр)сков. Источники инч)с)рмг)пн), р)п)5)тьсс с)( 1 сп)мание при экспертизе1. Патент Фран)гии М 350352,кл. Г 25 в, 1963.2. 11 с)тент ФРГ ЛЪ 1037480,кл. 17 д 20 960.