溫差電材料焊接前的處理方法

2023-05-16 03:03:21 1

專利名稱：溫差電材料焊接前的處理方法
技術領域：
本發明屬於溫差電致冷組件製造技術領域，特別是涉及一種溫差電材料焊接前的處理方法。
背景技術：
目前，製作溫差電致冷組件用的溫差電材料片表面處理過程大多為對切割成的溫差電材料片進行清洗、通用成熟的工藝技術對清洗後的溫差電材料片進行浸錫，最後通過成熟的工藝技術對浸錫後的溫差電材料片焊上最高熔點溫度< 138°C的BiSn焊料，最後製成溫差電致冷組件。隨著溫差電致冷組件的應用範圍不斷擴大，應用的環境更加複雜，溫差電致冷組件的工作環境溫度彡100°C時，由於溫差電材料片上BiSn焊料的低溫性，在製成的溫差電致冷組件中容易造成溫差電元件的脫落，降低了溫差電致冷組件的可靠性和壽命，因此採用常規通用的低溫焊料製備的溫差電致冷組件無法難以得到廣泛的應用，限制了溫差電致冷組件的應用範圍。

發明內容
本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種保證溫差電致冷組件中的溫差電元件焊接牢固、一致性好，溫差電致冷組件在高溫和惡劣環境中工作時溫差電元件不脫落，提高溫差電致冷組件的可靠性和壽命、擴大溫差電致冷組件應用範圍的溫差電材料焊接前的處理方法。 本發明採用的技術方案是溫差電材料焊接前的處理方法，其特點是包括以下製備步驟步驟1、溫差電材料片鹼洗和酸洗⑴高溫鹼洗稱取50_75g氫氧化鈉，放入IOOOml去離子水，製成氫氧化鈉水溶液，將氫氧化鈉水溶液加溫至80°C，對溫差電材料片進行15-20min鹼洗；⑵超聲清洗用去離子水將鹼洗後的溫差電材料片進行超聲清洗l_3min，得到除油後的溫差電材料片；⑶酸洗將除油後的溫差電材料片放入5-10%的稀鹽酸溶液中進行l_3min酸洗，取出後得到表面去除氧化層的溫差電材料片；⑷超聲清洗將表面去除氧化層的溫差電材料片放在去離子水中超聲清洗3_5min，去除溫差電材料片表面的殘存鹽酸，最後用去離子水衝洗，得到表面處理的溫差電材料片。步驟2、溫差電材料片粗化
⑴配製粗化液將體積比為2 :1的濃度35-37%鹽酸和濃度65_70%硝酸硝酸混合，作為粗化液，存放72h以上；⑵水封溫差電材料片浸於粗化液中6_8s，取出後浸入去離子水中超聲清洗IOmin以上，除去溫差電材料片表面汙物，用去離子水衝洗、乾燥後，浸入去離子水中4h以內進行水封；步驟3、化學鍍鎳⑴配製鍍鎳溶液配製每升含量為硫酸鎳25_35g、乙酸鈉15_25g、次亞磷酸鈉25_35g、檸檬酸5_10g的鍍鎳溶液，溫度加熱至85-95°C，保持溫度2h以上；⑵鍍鎳將水封中的溫差電材料片取出後置入鍍鎳溶液中進行30_40min的化學鍍鎳，化學鍍鎳後用去離子水衝洗掉溫差電材料片表面的溶液，溫差電材料片表面鍍有一層1.5-4. 5微米含鎳過渡層；步驟4、浸焊料將鍍有過渡層的溫差電材料片蘸取5-10%的稀鹽酸焊劑後，進入240-270°C的焊料中5-10s，用去離子水衝洗，溫差電材料片焊上一層0.01-0. 05mm厚的焊料，完成溫差電材料片焊接前的處理過程。本發明還可以採用如下技術方案所述焊料為PbSnAA焊料。所述溫差電材料片為N型溫差電材料片和P型溫差電材料片。本發明具有的優點和積極效果是1、本發明採用化學鍍鎳的溶液中加入次亞磷酸鈉，保持溫度為85_95°C，溫差電材料片表面形成厚度一致、結合力強、可焊性優異的P-Ni合金鎳層作為過渡層，該溫差電材料片製成溫差電元件焊接成的溫差電致冷組件在_55-+115°C溫度環境中工作時溫差電元件不脫落，並且耐空間輻照300Krad (Si)，失效率200fit，上述工作環境中溫差電致冷組件的使用壽命可達15年，能夠廣泛應用於可靠性高和壽命長的用電設備中。2、本發明通過高溫鹼洗、酸洗去除溫差電材料片表面的氧化層，徹底除掉了溫差電材料片表面的油汙和氧化層，保證了溫差電材料片良好的引鍍能力；採用去離子水進行4h以內的水封，有效防止溫差電材料片的防止表面再氧化。3、本發明由於採用浸焊料工藝技術，為保證焊接一致性起到了關鍵作用。4.本發明由於米用了熱浸的方式在溫差電材料片表面掛一層熔點為183°C的PbSnAA焊料，該焊料具有良好的浸潤性和物理化學穩定性，以及良好的機械強度，確保溫差電致冷組件焊接時的物理穩定性和機械強度。


圖1是本發明處理技術路線示意圖；圖2是本發明處理後的溫差電材料片結構示意圖。圖中，8-焊料層，9-過渡層，3-溫差電材料片。
具體實施例方式為能進一步了解本發明的發明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，並配合附圖詳細說明如下參照附圖1，採用線切割機將N型溫差電材料和P型溫差電材料切割成公差為±0. 015mm的所需厚度溫差電材料片10，然後對溫差電材料片分別進行表面處理、粗化、化學鍍鎳以及浸焊料，具體步驟如下步驟1、表面處理⑴高溫鹼洗稱取60g氫氧化鈉，放入IOOOml去離子水，製成氫氧化鈉水溶液，將氫氧化鈉水溶液加溫至80°C，對溫差電材料片進行20min鹼洗；⑵超聲清洗用去離子水將鹼洗後的溫差電材料片進行超聲清洗2min，得到除油後的溫差電材料片；⑶酸洗將除油後的溫差電材料片放入8%的稀鹽酸溶液中進行2min酸洗，取出後得到表面去除氧化層的溫差電材料片；⑷超聲清洗將表面去除氧化層的溫差電材料片放在去離子水中超聲清洗4min，去除溫差電材料片表面的殘存鹽酸，最後用去離子水衝洗，得到表面處理的溫差電材料片。步驟2、粗化⑴配製粗化液將體積比2 1的濃度35-37%鹽酸和濃度69%硝酸攪拌均勻，作為粗化液，存放75h ；⑵水封將溫差電材料片浸入粗化液7s進行表面粗化，取出後浸入去離子水中超聲衝洗12min，將超聲後的去離子水放掉，再進行二次超聲清洗2min，溫差電材料片浸入無水乙醇15s，取出自然乾燥後得到適於表面鍍鎳的溫差電材料片，將溫差電材料片浸在去離子水中進行3h水封，防止溫差電材料片氧化；步驟3、化學鍍鎳⑴配製鍍鎳溶液將硫酸鎳30± lg、乙酸鈉20± lg、次亞磷酸鈉30 ± lg、檸檬酸8 ± Ig和水配製成鍍鎳溶液I升，加熱至溫度90°C，保持溫度3h ；⑵化學鍍鎳將水封3h的溫差電材料片取出後置入鍍鎳溶液中進行35min的化學鍍鎳，取出溫差電材料片，用去離子水衝洗掉溫差電材料片表面的溶液，溫差電材料片表面鍍有一層3微米的P-Ni合金層的鍍鎳層作為過渡層9 ；步驟4、浸焊料將鍍有過渡層的溫差電材料片浸入8%的稀鹽酸焊劑後，用鑷子夾住鍍鎳後的溫差電材料片的圓周面，與水平面呈70-80°夾角，進入240-270°C的PbSnAA焊料中，保證焊料處於熔融態，將溫差電材料片在焊料中沿平行於溫差電材料片的方向抖動5-lOs，溫差電材料片從PbSnAA焊料中以7-14mm/s的速度垂直提出，然後用去離子水衝洗溫差電材料片，溫差電材料片焊上一層厚度為O. 01-0. 05mm的PbSnAA焊料層8，完成溫差電材料片焊接前的處理過程。儘管上面結合附圖對本發明的優選實施例進行了描述，但是本發明並不局限於上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，並不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護的範圍情況下，還可以作出很多形式。這些均屬於本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.溫差電材料焊接前的處理方法，其特徵在於包括以下製備步驟 步驟1、溫差電材料片鹼洗和酸洗 ⑴高溫鹼洗 稱取50-75g氫氧化鈉,放入IOOOml去離子水,製成氫氧化鈉水溶液,將氫氧化鈉水溶液加溫至80°C，對溫差電材料片進行15-20min鹼洗； ⑵超聲清洗 用去離子水將鹼洗後的溫差電材料片進行超聲清洗l_3min，得到除油後的溫差電材料片； ⑶酸洗 將除油後的溫差電材料片放入5-10%的稀鹽酸溶液中進行l-3min酸洗，取出後得到表面去除氧化層的溫差電材料片； ⑷超聲清洗 將表面去除氧化層的溫差電材料片放在去離子水中超聲清洗3-5min，去除溫差電材料片表面的殘存鹽酸，最後用去離子水衝洗，得到表面處理的溫差電材料片。
步驟2、溫差電材料片粗化 ⑴配製粗化液 將體積比為2 1的濃度35-37%鹽酸和濃度65-70%硝酸硝酸混合，作為粗化液，存放72h以上； (2)水封 溫差電材料片浸於粗化液中6-8s，取出後浸入去離子水中超聲清洗IOmin以上，除去溫差電材料片表面汙物，用去離子水衝洗、乾燥後，浸入去離子水中4h以內進行水封； 步驟3、化學鍍鎳 ⑴配製鍍鎳溶液 配製每升含量為硫酸鎳25-35g、乙酸鈉15-25g、次亞磷酸鈉25-35g、檸檬酸5-10g的鍍鎳溶液，溫度加熱至85-95°C，保持溫度2h以上； ⑵鍍鎳 將水封中的溫差電材料片取出後置入鍍鎳溶液中進行30-40min的化學鍍鎳，化學鍍鎳後用去離子水衝洗掉溫差電材料片表面的溶液，溫差電材料片表面鍍有一層1. 5-4. 5微米含鎳過渡層； 步驟4、浸焊料 將鍍有過渡層的溫差電材料片蘸取5-10%的稀鹽酸焊劑後，進入240-270°C的焊料中5-10s，用去離子水衝洗，溫差電材料片焊上一層0.01-0. 05mm厚的焊料，完成溫差電材料片焊接前的處理過程。
2.根據權利要求1所述溫差電材料焊接前的處理方法，其特徵在於所述焊料為PbSnAA 焊料。
3.根據權利要求1所述溫差電材料焊接前的處理方法，其特徵在於所述溫差電材料片為N型溫差電材料片和P型溫差電材料片。
全文摘要
本發明涉及一種溫差電材料焊接前的處理方法，其特點是步驟包括1、溫差電材料片鹼洗和酸洗；2、溫差電材料片粗化；3、化學鍍鎳；4、浸焊料。本發明採用化學鍍鎳的溶液中加入次亞磷酸鈉，保持溫度為85-95℃，溫差電材料片表面形成厚度一致、結合力強、可焊性優異的P-Ni合金鎳層作為過渡層，該溫差電材料片製成溫差電元件焊接成的溫差電致冷組件在-55-+115℃溫度環境中工作時溫差電元件不脫落，並且耐空間輻照300Krad(Si)，失效率200fit，上述工作環境中溫差電致冷組件的使用壽命可達15年，能夠廣泛應用於可靠性高和壽命長的用電設備中。
文檔編號C23C18/36GK103056470SQ20121056858
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月24日 優先權日2012年12月24日
發明者馬洪奎, 梁亮, 陳學軍 申請人:中國電子科技集團公司第十八研究所