DE1275646B - Verfahren zur Herstellung einer thermoelektrischen Anordnung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

HOIv

Deutsche Kl.: 21b-27/02

Nummer: 1 275 646

Aktenzeichen: P 12 75 646.6-33 (S 97013)

Anmeldetag: 10. Mai 1965

Auslegetag: 22. August 1968

Thermoelektrische Anordnungen für Kühlzwecke, sogenannte Peltier-Kühlblöcke, sind in der Regel aus einem oder mehreren hintereinandergeschalteten Thermoelementen mit jeweils zwei Schenkeln aus halbleitendem Material unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps aufgebaut, wobei Schenkel unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps mit gutleitenden metallischen Brücken, die einen durchgehenden Stromweg schaffen, miteinander verbunden sind. Bei der Herstellung einer solchen Anordnung müssen die zu verlötenden Stirnflächen der Schenkel zunächst mit einem lötfähigen Belag versehen werden. Das geschieht bei einem bekannten Verfahren in der Weise, daß die Stirnflächen durch Eintauchen in ein Wismutbad wismutiert werden. Dieser Arbeitsgang ist um so aufwendiger, je kleiner der Querschnitt der zu verarbeitenden Thermoelementschenkel ist.

Bei einem anderen bekannten Verfahren werden die Schenkel der Thermoelemente vor ihrer Herstellung durch Zerteilung von Barren mit einem gefärbten Isolierüberzug versehen, der es vor allem ermöglicht, p- und η-dotierte Schenkel voneinander zu unterscheiden sowie bei kubischen Schenkeln Seiten- und Stirnflächen zu erkennen. Weiterhin verhindert dieser Isolierüberzug, daß die Thermoelementschenkel bei der Metallisierung der Stirnflächen durch Eintauchen in ein Bad an ihrer gesamten Oberfläche mit lötfähigem Belag versehen werden.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer thermoelektrischen Anordnung, insbesondere für Kühlzwecke, die aus einem oder mehreren hintereinandergeschalteten Thermoelementen mit jeweils zwei Schenkeln aus halbleitendem Material unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps besteht, wobei Schenkel unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps mit gut leitenden metallischen Brücken, die einen durchgehenden Stromweg schaffen, miteinander verbunden sind, bei welchem die Schenkel an ihren Stirnflächen durch Metallisierung mit einem lötfähigen Belag versehen werden und dann an den Stirnflächen mittels dieses Belages mit den metallischen Brücken verlötet werden. Die Erfindung besteht dabei darin, daß vor dem Verlöten die gesamten Oberflächen der Schenkel durch Metallisierung mit einem lötfähigen Belag versehen werden und daß nach dem Verlöten der metallischen Brücken mit den Stirnflächen der Schenkel der Belag an den nicht verlöteten Oberflächenteilen der Schenkel durch Ätzen entfernt wird.

Da der lötfähige Belag nicht mehr auf die Stirnflächen der Schenkel beschränkt werden muß, entfällt bei dem Verfahren nach der Erfindung die Not-Verfahren zur Herstellung einer
thermoelektrischen Anordnung

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, 8520 Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Karl Maaz, 8500 Nürnberg

wendigkeit, die Thermoelementschenkel bei der Anbringung des Belages in einer bestimmten Lage zu haltern. Dadurch wird die Herstellung der thermoelektrischen Anordnung, insbesondere bei Verwendung von Schenkeln mit kleinen Querschnitten, (z. B. 10 mm² oder weniger) erheblich vereinfacht.

Die Erfindung unterscheidet sich auch von dem anderen erwähnten bekannten Verfahren dadurch, daß sie die Metallisierung der gesamten Oberfläche der Schenkel vorsieht, während bei dem bekannten Verfahren die Metallisierung der gesamten Oberfläche durch vorheriges Aufbringen eines Isolierüberzuges verhindert wird und nur die Stirnflächen metallisiert werden. Die Aufbringung eines Isolierüberzuges wird bei dem Verfahren gemäß der Erfindung vermieden.

Mit Vorteil wird der lötfähige Belag durch stromlose Vernickelung aufgebracht. Die Vernickelung kann jedoch auch elektrolytisch im Trommelverfahren erzeugt werden. Bäder für stromlose Vernickelungen, die neben Nickelchlorid und/oder -sulfat als wirksamen Bestandteil Natriumhypophosphit enthalten, sowie Ätzbäder sind an sich bekannt.

Ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach der Erfindung sei an Hand der Zeichnung erläutert.

In F i g. 1 ist mit 1 ein zylindrischer Thermoelementschenkel bezeichnet, der beispielsweise aus einem η-leitenden Halbleiter, z. B. Wismut-Tellurid mit Halogendotierung, bestehen kann. Der Schenkel 1 wird zunächst im stromlosen Vernickelungsverfahren mit einem Nickelbelag 2 von etwa 5 μ Dicke versehen, der in F i g. 2 durch eine Punktierung angedeutet ist.

Der Schenkel 1 ist nun gemäß F i g. 3 mit zwei metallischen Brücken 3 und 4 zu verlöten, die außer-

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dem jeweils mit einem Schenkel anderen Leitfähigkeitstyps verbunden sind. In Fig. 3 ist ein weiterer Schenkel 5 dargestellt, der aus einem p-leitenden Halbleiter, z. B. einem Mischkristall aus Wismut-Tellurid und Wismut-Antimonid, besteht. Auch der Schenkel 5 ist zur Vorbereitung der Verlötung mit einem Nickelbelag versehen. In F i g. 3 sind ferner Plättchen 6 aus Weichlot andeutet, die zwischen die Schenkel 1 bzw. 5 und die metallischen Brücken 3, 4 und 7 gelegt werden.

Zur Verlötung wird die Anordnung 1 bis 7 in einer Halterung zusammengesetzt und erwärmt; die fertig verlötete Anordnung ist in F i g. 4 dargestellt. An die Brücken 4 und 7 schließen sich in der Regel weitere Thermoelementschenkel und Metallbrücken an, die nicht dargestellt sind.

Im Zustand der F i g. 4 sind auf den Mantelflächen der Thermoelementschenkel 1 und 5 noch Nickelbeläge vorhanden, die entfernt werden müssen. Hierzu wird die fertig verlötete Anordnung in ein Ätzbad getaucht, das beispielsweise aus 4normaler Salpetersäure bestehen kann. Nach Auflösung der frei liegenden Nickelschicht wird die Anordnung mit Wasser gespült und getrocknet. Sie ist dann im wesentlichen verwendungsfertig (Fig. 5). In der Regel wird die Anordnung aus Thermoelementschenkeln und Brücken noch derart in einer isolierenden Masse, z. B. einem Kunstharz, vergossen, daß die Stirnflächen der Brücken auf beiden Seiten der Anordnung zur Wärmeabgabe bzw. -aufnahme frei bleiben,

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer thermoelektrischen Anordnung, insbesondere für Kühlzwecke, die aus einem oder mehreren hintereinandergeschalteten Thermoelementen mit jeweils zwei Schenkeln aus halbleitendem Material unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps besteht, wobei Schenkel unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps mit gut leitenden metallischen Brücken, die einen durchgehenden Stromweg schaffen, miteinander verbunden sind, bei welchem die Schenkel an ihren Stirnflächen durch Metallisierung mit einem lötfähigen Belag versehen werden und dann an den Stirnflächen mittels dieses Belages mit den metallischen Brücken entsprechend dem gewünschten Stromfluß verlötet werden, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Verlöten die gesamten Oberflächen der Schenkel durch Metallisierung mit einem lötfähigen Belag versehen werden und daß nach dem Verlöten der metallischen Brücken mit den Stirnflächen der Schenkel der Belag an den nicht verlöteten Oberflächenteilen der Schenkel durch Ätzen entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenzeichnet, daß der lötfähige Belag durch stromlose Vernickelung aufgebracht wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Belgische Patentschrift Nr. 625 723.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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