[其他]半導體致冷器焊料

無效

• 申請號: 85108316
• 申請日: 1985-11-07
• 公開（公告）號: CN85108316B
• 公開（公告）日: 1987-09-09
• 發明（設計）人: 鐘廣學
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: B23K35/26
• 分類號: B23K35/26;B23K35/00
• 代理公司: 西北大學專利事務所
• 代理人: 王明軒,張建申

本發明涉及一種新型焊料，特別是用于半導體致冷器的焊料。

現有同類焊料中，以Usup3，566，512（1971）和Francep2，047，727（1971）兩種焊料為優，但這兩種焊料尚存在如下問題：焊接時需要在氫氣或惰性氣氛中進行，其次，France專利焊料還需預潤處理。工藝成本高，操作復雜，生產中很不方便且成本較高。由于這類焊料的焊接對象一個是金屬材料，一個是半導體材料。對這兩類性質差異很大的材料，要做到同時可焊，且由于電堆是在一定的溫差下工作的，存在熱膨脹問題，因而對焊料的要求很高。

本發明的目的是：1.用一種焊料就能實現導流材料（金屬）和半導體材料的同時可焊，為市場提供一種能適于自動焊接的新型焊料。2.提高焊料的使用溫度。3.從焊料成分與半導體材料的相容性原則出發，探討最佳方法。

用于半導體致冷器的焊料，對于兩種焊接對象，要求既要焊接牢靠，又要不引起半導體材料的明顯摻雜。而且焊接點的抗張強度，耐溫性能要求都較高。完成本發明的方案是：以Bi-Sb作為基質合金，在此基礎上加入下列元素：

①加入Sn-Li合金;②加入Sn-P合金

③加入一定量的Ni;④加入一定量的Co。

此外所選用的材料均不會引起把半導體有害摻雜。加入上述元素的用意還在于：它們對銅、鐵、鎳、金、銀、鉑以及半導體溫差電材料都具有很好的浸潤性。而且適當地調整配方，可以方便的改變焊料的熔點。從而適應焊接的要求，以下列出本系列焊料的八種配方，命名為BLH系列焊料。

①（10＃）熔點245℃

Bi0.833Sb0.093Sn-Li（含Li2%）0.074

②（27#）熔點250℃

Bi0.833Sb0.093Sn-Li（含Li2%）0.037Sn-P（含P1%）0.037

③（48#）熔點243℃

Bi0.800Sb0.100Sn-P（含P1%）0.100

④（209＃）熔點305℃

Bi0.8807Sb0.1101Ni0.0092

⑤（712#）熔點304℃

Bi0.8649Sb0.1081Co0.0270

⑥（56＃）熔點272℃

Bi0.8000Sb0.0889Ni0.0444Sn-P（含P1%）0.0667

⑦（208#）熔點287℃

Bi0.8000Sb0.1048Ni0.0476Zn0.0476

⑧（714#）熔點267℃

Bi0.7600Sb0.0900Ni0.0400Sn-P（含P1%）0.0600Co0.0500

該系列焊料的熔制方法：Sn-Li合金，Sn-P合金以及焊料的熔制，都是在純氬氣氛中進行的。由于Li、P都是很活潑的元素，用量又很少，因此事先將這兩種元素分別作成Sn的合金，然后再參加熔煉。這類焊料的焊接對象之一是Bi-Sb-Se-Te系列的溫差電材料。Bi在焊料中的作用，主要增加對元件的浸潤性能。Sb的加入主要是調整焊料的熔點，提高對水的耐蝕性。加入Sn-Li，Sn-P合金，Co或Ni的目的，是為了解決與銅焊接的問題。

通過下表的對比可以看出BLH系列焊料的優點或者積極效果。

BLH系列焊料由于其優異的可焊性能，為焊接工藝自動化提供了必要條件。這類焊料使用溫度可達300℃以上，因此半導體器件既可以在致冷范圍使用，又可以在較高的溫度下使用。由于抗張強度高，化學穩定性又好，因而焊接點牢靠，使用方便，且焊接在空氣中進行，因而工藝成本低。