本发明涉及半导体致冷件生产原材料技术领域,具体地说是焊接半导体致冷件的焊锡和焊使用方法。
背景技术:
所述的半导体致冷器件的工作原理是基于帕尔帖原理,该效应是在1834年由j.a.c帕尔帖首先发现的,即利用当两种不同的导体a和b组成的电路且通有直流电时,在接头处除焦耳热以外还会释放出某种其它的热量,而另一个接头处则吸收热量,且帕尔帖效应所引起的这种现象是可逆的,改变电流方向时,放热和吸热的接头也随之改变,吸收和放出的热量与电流强度i成正比。
半导体致冷器件包括位于上下两面的两块陶瓷绝缘板,这两块陶瓷绝缘板分别是上面的上瓷板和下面的下瓷板,上瓷板下面焊接多个上金属片,下瓷板上面焊接多个下金属片,还有多个晶粒焊接在上金属片和下金属片之间。
所述的晶粒包括n型半导体晶粒、p型半导体晶粒,将晶粒焊接在上金属片和下金属片之间所用的是焊锡。
现有技术中,焊锡的种类较多,例如由63﹪的锡和37﹪的铅组成的焊锡被称为共晶焊锡,这种焊锡的熔点是183度,另外还有高温无铅焊锡、中温无铅焊锡等。
现有技术中,焊接金属片所用的是普通的焊锡,金属片和晶粒之间的焊接牢固程度是衡量半导体致冷件的一项重要指标,使用现有技术中的焊锡存着在容易开焊,致冷件不耐经受骤热骤冷的变化,不能满足生产高品质半导体致冷件的要求。
技术实现要素:
本发明的目的就是针对上述缺点,提供一种金属片和半导体晶粒之间焊接牢固、不易开裂的焊接半导体致冷件的焊锡,还提供一种这种焊锡的使用方法。
本发明焊接半导体致冷件的焊锡的技术方案是这样实现的:焊接半导体致冷件的焊锡,按照重量份包含60-63份的锡、30—33份的铅、0.8—1.2的铋、0.8—1.2的碲、0.2—0.4份的铜、0.2—0.4份的银。
较好的,按照重量份包含61份的锡、31份的铅、1.0的铋、1.0的碲、0.3份的铜、0.3份的银。
较好的,所述的焊锡中还含有0.2—0.4份的锌。
本发明这种焊锡的使用方法的技术方案是这样实现的:上述焊锡使用前将其放置在80—110℃的环境中至少48小时,并保温焊接。
本发明的有益效果是:这样的焊接半导体致冷件的焊锡和这种焊锡的使用方法具有将晶粒焊接在上金属片和下金属片之间牢固的优点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
取60克的锡、30克的铅熔化混合冶炼。
制得第一焊锡。
实施例2
取60克的锡、30克的铅、0.8克的铋、0.8克的碲。
制得第二焊锡。
实施例3
取60克的锡、30克的铅、0.2克的铜、0.2克的银熔化混合冶炼。
制得第三焊锡。
实施例4
取60克的锡、30克的铅、0.8克的铋、0.8克的碲、0.2克的铜、0.2克的银熔化混合冶炼。
制得第四焊锡。
实施例5
取63克的锡、33克的铅、1.2克的铋、1.2克的碲、0.4克的铜、0.4克的银熔化混合冶炼。
制得第五焊锡。
实施例6
取61克的锡、31克的铅、1克的铋、1克的碲、0.3克的铜、0.克的银熔化混合冶炼。
制得第六焊锡。
将上述焊锡分别焊接制冷件,即将晶粒焊接在上金属片和下金属片之间,采用常温下焊接,分别取焊接2000片致冷片分别得到第一组致冷片(用第一焊锡焊接的致冷片,下同)、第二组致冷片、第三组致冷片、第四组致冷片、第五组致冷片,第六组致冷件,下表是一段时间后的因开焊损坏的半导体制冷将的数量:
只有按照重量份包含60-63份的锡、30—33份的铅、0.8—1.2的铋、0.8—1.2的碲、0.2—0.4份的铜、0.2—0.4份的银得到的焊锡可以实现将半导体晶粒焊接在导电板上焊接牢固的目的,在没有加入铋和碲的情况下,或者没有加入铜和银的情况下,都不会有焊接牢固的特点。
重复上述实施例,将上述所述的焊锡中还加入0.2—0.4份的锌。按照上述的测试方法,可以得到,焊接的致冷件更牢固,更经久耐用。
结论:将上述所述的焊锡中还加入0.2—0.4份的锌,是优选方案。
将上述第四焊锡、第五焊锡、第六焊锡常温放置并直接焊接得到常温焊接致冷件分别2000片。将上述第四焊锡、第五焊锡、第六焊锡放置在80—110℃的环境中48小时放置并保温焊接分别得到保温焊接致冷件分别2000片。200天后因开焊损失的数量如下表
上述保温焊接的致冷件在将焊锡保温超过60小时的情况下没有变化。
上述保温焊接致冷件同样适合焊锡中还加入0.2—0.4份的锌。
将上述第一焊锡、第二焊锡、第三焊锡焊放置在80—110℃的环境中48小时并保温焊接分别得到保温焊接致冷件得到的致冷件和常温下直接焊接得到的致冷件,焊接牢固程度没有变化。
将上述第四焊锡、第五焊锡、第六焊锡焊放置在80—110℃的环境中48小时并保温焊接其他部件,例如铁铁、铁铜等焊接牢固程度没有变化。
结论:上述将上述焊锡放置在80—110℃的环境中48小时放置并保温焊可以增加焊接的牢固性只适合本第四焊锡、第五焊锡、第六焊锡对半导体的焊接。
以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围,其均应涵盖在本发明的说明书的范围当中。
1.焊接半导体致冷件的焊锡,按照重量份包含60-63份的锡、30—33份的铅、0.8—1.2的铋、0.8—1.2的碲、0.2—0.4份的铜、0.2—0.4份的银。
2.根据权利要求1所述的焊接半导体致冷件的焊锡,其特征是:按照重量份包含61份的锡、31份的铅、1.0的铋、1.0的碲、0.3份的铜、0.3份的银。
3.根据权利要求1或2所述的焊接半导体致冷件的焊锡,其特征是:所述的焊锡中还含有0.2—0.4份的锌。
4.焊接半导体致冷件的焊锡的使用方法:使用上述权利要求1-3中的焊锡焊接半导体晶粒和金属片,在焊接前将焊锡放置在80—110℃的环境中至少48小时,并保温焊接。