Способ пайки полупроводниковых пластин с коммутационными шинами

 

Союз Советскик

Социалистические республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное w авт. сеид-ву (22)Заявлено 23.04.80 (21) 2916576/25-27 с присоединением заявки М(23) Приоритет(51)NL. Кл.

В 23 K 31/02

3ееудэротккный квинтет

СССР

00 дедам изобретений н етерыткй (53) УДК И1.191 .. .3(088.8) Опубликовано 15.05.82. Бюллетень J% 18

Дата опубликовании описания 15.05.82 (72) Авторы изобретения

И,Н.Помазанов, В.А.Рачков, В.

В.В.Мазуренко и A.È.Маткин (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПАЙКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛАСТИН

С КОММУТАЦИОННЫМИ ШИНАМИ

Изобретение относится к пайке, в частности к способам групповой пайки плоских элементов и может быть использовано при коммутации термоэле ментов.

Известен способ пайки полупроводниковых пластин с коммутационными шинами, при котором на шины посредством залуживания наносят припой, собирают пластины и шины в рамку, прижимающую

10 шины к пластинам пружиной и производят пайку погружением в стеарин, нагретый до температуры до 25-30 С выше температуры плавления припоя, нанесенного на шины 11.

Известный способ не обеспечивает

15 качественной пайки соединений, требует очень точной подгонки полупроводниковых пластин по толщине и не пригоден для пайки пластин толщиной менее

1,0 мм из-за возникновения между шинами перемычек из припоя.

Известен способ пайки полупроводниковых пластин с коммутационными шинами при изготовлении термоэлементов, при котором на полупроводниковые пластины наносят металлическое покрытие, производят сборку, нагрев, заполнение паяемых зазоров припоем и охлаждение (21.

Данный способ обеспечивает высокое качество пайки, однако малопроизводителен, так как предполагает индивидуальную пайку пластин ° При пайке тонких пластин групповым методом возможно одновременное присоединение только к одной шине.

Это обусловлено тем, что выполнение тонких пластин с высокой точностью толщины для равномерного зажатия между двумя шинами невозможно. Кроме того, для предотвращения образования перемычек при пайке тонких пластин необходима строгая дозировка припоя.

Оба эти условия — равномерное поджатие к двум шинам и строгая дозировка припоя обычными способами групповой пайки - неосуществимы.

3 92

Целью изобретения является обеспечение групповой пайки набора тонких полупроводниковых пластин сразу с двумя шинами.

Поставленная цель достигается тем, что в способе пайки полупроводниковых пластин с коммутационными шинами, при котором на полупроводниковые пластины наносят металлическое покрытие, производят сборку, нагрев, заполнение паяемых зазоров припоем и охлаждение, собранные пластины и шины размещают ребрами на залуженной расплавленным припоем поверхности нагревательной плиты, а после заполнения паяемых зазоров припоем из слоя полуды собранный узел плиты передвигают по поверхности плиты в зону охлаждения, выполненную из материала, несмачиваемого припоем.

Сущность способа заключается в том, что размещение и дальнейшее передвижение полупроводниковых пластин и шин ребрами на нагревательной плите препятствует выпаданию наиболее тонких пластин из сборки, а слой полуды на поверхности нагревательной плиты обеспечивает качественную пайку зазоров между шинами и металлизированными поверхностями полупроводниковых пластин за счет капиллярных сил, не давая возможности образоваться перемычкам из припоя между шинами. Последнее обусловлено малым количеством припоя в слое полуды на нагревательной плите.

На фиг. 1 изображен полутермоэлемент на нагревательной плите; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг.

3 и 4 - этапы пайки термоэлемента.

На фиг. 5 и б - весь термоэлемент в сборе.

Наибольший эффект способ имеет при пайке термозлементов, имеющих коммутационные шины, состоящие из двух частей - основных и дополнительных. Иэ-за этого способ проиллюстрирован применительно к термозлементам такого типа, однако он применим и для обычных термоэлементов.

Пайку термоэлементов производят на нагревательной плите, один из возможных вариентов конструкции которой изображен на фиг. 1. Рабочая поверхность плиты 1 разделена на три зоны 2,3 и 4. Зоны 2 и 4 не смачиваются припоем (например, выполнены s виде покрытия части плиты керамикой или тефлоном 5), а зона 3 смачивается

7458 ф

16

26

36

$$ припоем. Для осуществления нагрева плита содержит внутренние злектронагреватели 6.

Способ пайки реализуется следующим способом.

Полупроводниковые пластины 7 одной полярности, например, типа - P вводят в размер и покрывают металлическими слоями, например, гальваническим путем. После этого плиту 1 нагревают до температуры, превышающей на 10-20 температуру плавления используемого припоя, например ПОС-6 1 и зону 3 залуживают этим припоем, Далее берут медные шины 8 и 9, имеющие подготовленные рабочие поверхности, и помещают ребром на поверхности зоны 2 устройс ;,а, а между ними также ребрами рас .излагают полупроводниковые пластинки 7, образующие в совокупности ветвь типа -P.

Затем вся сборка (7+8+9) передвигается в зону 3 плиты 1, покрытую расплавленным припоем 10, где этот припой затягивается капилярными силами в микрозазоры между полупроводниковыми пластинами 7 и шинами 8 и 9.

После этого вся указанная сборка передвигается в третью зону 4, а температура плиты 1 понижается до затвердевания припоя 10. Полутермоэлемент в виде, изображенном на фиг.

3, готов. Далее полутермоэлемент переворачивается на 180 и снова пео ремещается в зону 2 устройства. Аналогично предыдущего к шине 8 присоединяются полупроводниковые пластины

11, образующие ветвь типа - Il и дополнительная шина 12. Предварительно зона 3 устройства залуживается припоем 13, имеющим несколько меньшую температуру плавления, чем припой 10. После сформирования термозлемента в виде, показанном на фиг. 4, последний перемещается в зону 3 устройства, нагревается до температуры плавления припоя 13 и перемещается в зону 4 устройства, где остывает до затвердения припоя 13. Последняя операция - припаивание сьемной части термоэлемента со стороны шин 9 и l2 к горячим шинам 14 припоем, имеющим температуру плавления более низкую, чем температура плавления припоев 10 и 13. Термозлемент готов.

Аналогичным образом может быть скоммутирован и обычный типовой термоэлемент без дополнительных горячищ коммутационных шин 9 и 12.

9274

Формула изобретения иг.1

Nuz 2

При массовом производстве термоэлементов целесообразно иметь две плиты, рабочие поверхности которых залужены разным припоем (одна - припоем 10, другая - 13). 5

Предлагаемый способ пайки испытан при изготовлении термоэлектрического холодильника мощностью по холоду

30 кВт.

Предлагаемый способ позволяет повысить производительность при пайке термоэлементов, обеспечивая высокое качество соединений.

Способ пайки полупроводниковых пластин с коммутационными шинами, преимущественно при изготовлении тер-2В моэлементов, при котором на полупроводниковые пластины наносят металли58 6 ческое покрытие, производят сборку1 нагрев, заполнение паяемых зазоров, припоем и охлаждение, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью обеспечения групповой пайки набора тонких no" лупроводниковых пластин сразу с двумя шинами, собранные пластины и шины размещают ребрами на залуженной расплавленным припоем поверхности нагревательной плиты, а после заполнения паяемых зазоров припоем из слоя полуды собранный узел плиты передвигают по поверхности плиты в зону охлаждения, выполненную из материала, несмачиваемого припоем.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Коленко Е.А. Термоэлектрические охлаждающие приборы. Л.,"" паука",1967, с. 13$.

2. Патент С1ИА и 3249470, кл. 136237, опублик. 03.05.66 (прототип1.

92?458

Фигз

Корректор М.Иароши

Подписное

И

Составитель Ф.Конопелько

Редактор Л.Авраменко Техред С. Мигунова

Заказ 3082/17 Тираж 1151

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4