DE2054542A1 - Tin-rich brazing alloy - for joining thermocouple members - Google Patents
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Abstract
Description
Lot, insbesondere zum Kontaktieren eines Thermoelementschenkels.Solder, in particular for contacting a thermocouple leg.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Lot, insbesondere zum Kontaktieren eines Thermoelementschenkels mit einem Kontaktsttick.The invention relates to a solder, in particular for contacting a thermocouple leg with a contact stick.
Die bekannten Thermoelementschenkel können auf der Basis von Germanium aufgebaut sein und beispielsweise aus einer Germanium--Silizitun-Legierung bestehen. Solche Thermoelemente haben ihre größte Effektivität in einem Bereich hoher Temperatur von etwa 800 bis 100000. FUr niedrigere Temperaturen von etwa 20000 bestehen die Schenkel der Elemente im allgemeinen aus Seleniden oder Telluriden von Wismut, Blei und Antimon oder aus festen Lösungen dieser Verbindungen, wobei durch besondere Zusammensetzungen oder Beigaben die Leitfähigkeit und der Leitfähigkeitscharakter der Schenkel-Werkstoffe bestimmt werden. Diese Schenkel werden untereinander und mit den Wärmeaustauschern kontaktiert.The known thermocouple legs can be based on germanium be constructed and for example consist of a germanium - silicon alloy. Such thermocouples are most effective in a high temperature range from about 800 to 100,000. For lower temperatures of about 20,000, the Legs of the elements generally consist of selenides or tellurides of bismuth, lead and antimony or from solid solutions of these compounds, with particular Compositions or additives the conductivity and the conductivity character the leg materials can be determined. These legs are among each other and contacted with the heat exchangers.
Die letzteren Materialien werden vorzugsweise verwendet fiir kleinere Thermogeneratoren, insbesondere tragbare Generatoren, beispielsweise gasbeheizte Thermobatterien. Ferner können diese Materialien in der Peltierteohnik verwendet werden. Eine besonders vorteilhafte Anwendung dieser Materialien erhält man in der Thermoelaktrll beim Aufbau von Thermoelementen mit Schenkeln aus über ihrer Länge verschisdenen Materialien, die als Segment Kaskade oder Teilkaskade aufgebaut sein können. In diesen Anordnungen ist das gesamte Wärmegefälle titer den verschiedenen Schenkel teilen derart verteilt, daß sich im hohen Temperaturbereich ein Schenkelmaterial mit großer Effektivität bei hoher Temperatur, beispielsweise eine Germanium-Silizium-Legierung, und im niedrigen Temperaturbereich ein Schenkelteil aus einee Material mit hoher Effektivltät in einem niedrigen Temperaturbereich befindet.The latter materials are preferably used for smaller ones Thermal generators, especially portable generators, for example gas-fired ones Thermal batteries. Furthermore, these materials can be used in the Peltiertohnik will. A particularly advantageous application of these materials is obtained in Thermoelaktrll when building thermocouples with legs out over their length various materials that can be constructed as a segment cascade or partial cascade can. In these arrangements the total heat gradient is titer the various Legs share distributed in such a way that a leg material is in the high temperature range with great effectiveness at high temperature, for example a germanium-silicon alloy, and in the low temperature range, a leg part made of a material with high Effectiveness is in a low temperature range.
Dieses Material kann beispielsweise aus Wismuttellurid bestehen. iie Gestaltung des Elementes wird dann so gewählt, daß die Germanium-Silizium-Legierung sich in dem Temperaturbereich von beispielsweise 300 bis 100000 und das Wismuttellurid sich im Temperaturbereich von beispielsweise etwa 100 bis 30000 befindet.This material can consist of bismuth telluride, for example. iie Design of the element is then chosen so that the germanium-silicon alloy in the temperature range of, for example, 300 to 100,000 and the bismuth telluride is in the temperature range of about 100 to 30,000, for example.
Bei der Herstellung solcher Thermogeneratoren mit mehreren Elementschenkeln liegen die Schenkel elektrisch in Reihe, damit sich eine geeignete Betriebsspannung ergibt, und thermisch parallel, damit man genügend große Flächen fUr den Wärmeaustausch an den mit den beidseitigen Enden der Schenkel verbundenen Platten erhält. Bei der Verwendung von Halbleitern als thermoelektrische Stoffe müssen dementsprechend jeweils zwei Elementschenkel durch ein metallisches Leitersttick in einem Lötvorgang verbunden werden.In the manufacture of such thermal generators with several element legs are the legs electrically in series, so that a suitable operating voltage results, and thermally parallel, so that there are sufficiently large surfaces for heat exchange on the plates connected to the ends of the legs on both sides. In the Use of semiconductors as thermoelectric substances must accordingly each two element legs connected by a metal conductor in one soldering process will.
Beim Verlöten zweier Stücke aus dem gleichen Material, bei dem es zu einer Legiertingsbildung zwischen deren Material und dem Lot kommt, ist die Wahl eines Lotes verhältnismäßig einfach.When soldering two pieces of the same material in which there is the formation of an alloy between their material and the solder is the choice of a plumb bob is relatively easy.
Schwieriger wird die Auswahl des Lotes beim Zusammenlöten zweier Stücke aus unterschiedlichem Material, und zwar nicht nur dann, wenn es sich um ein Metall oder dessen Legierungen handelt, sondern insbesondere auch dann, wenn eines der miteinander zu verlötenden Stücke kein Metall ist. Beim Verlöten von StUcken aus den bereits erwähnten Telluriden, Seleniden und Sulfiden kommt es nicht zur Ausbildung von flüssigen und später erstarrenden Legienungen, in denen die Verbindungen gelöst sind. Es tritt hier vielmehr nur eine mehr oder weniger innige Eindiffusion des Lotes in das Gefüge der Verbindungen ein. Die Herstellung von Lötverbindungen, die auch bei Teinperaturwechselbeanspruchung haltbar sind, ist deshalb bei diesen Materialien schwierig.The selection of the solder becomes more difficult when soldering two pieces together made of different materials, and not only when it is a metal or its alloys, but especially if one of the pieces to be soldered together is not metal. When soldering pieces off the already mentioned tellurides, selenides and sulphides do not develop of liquid and later solidifying alloys in which the connections are dissolved are. Rather, there is only a more or less intimate diffusion of the Plumbs into the structure of the connections. The manufacture of soldered connections that can therefore be used with these materials difficult.
Ferner müssen beim Aufbau von Thermogeneratoren aus p- und nleitenden Thermoelementschenkeln, die mittels KontaktbrUcken elektrisch leitend verbunden sind, weitere Forderungen an die Kontaktierung der Schenkel mit den Brücken gestellt werden. Zur Optimierung des Wirkungsgrades muß die Arbeitstemperatur an der Heißseite des Thermogenerators möglichst hoch sein. Anzustreben ist, daß die Arbeitstemperatur der Heißseite nur durch die Liquidus-Temperatur des Schenkelmaterials nach oben begrenzt wird und beispielsweise die Liquidustemperatur des zur Kontaktierung der Thermoelementschenkel verwendeten Lotes sich auf die Arbeitstemperatur nicht auswirkt. Eine wichtige Forderung ist deshalb ein möglichst hoher Schmelzpunkt des Lotes.Furthermore, when building thermal generators from p- and n-conducting Thermocouple legs that are electrically connected by means of contact bridges are, further demands are made on the contacting of the legs with the bridges will. To the The working temperature must optimize the efficiency be as high as possible on the hot side of the thermal generator. The aim is that the working temperature of the hot side only through the liquidus temperature of the leg material is limited upwards and, for example, the liquidus temperature of the for contacting the thermocouple leg used solder does not affect the working temperature affects. An important requirement is therefore the highest possible melting point of the Plumb bobs.
Die Kontaktierung muß ferner mechanisch fest und widerstandsfähig sein. Die thermischen Spannungen durch verschiedene Ausdehnungskoeffizienten der Schenkel- und Brückenmaterialien müssen durch das Lot aufgenommen werden. Lote, die hart und vor allem spröde sind, erscheinen deshalb weniger geeignet.The contact must also be mechanically strong and resistant be. The thermal stresses due to different expansion coefficients of the Leg and bridge materials must be absorbed by the solder. Plumb bobs, which are hard and, above all, brittle, therefore appear less suitable.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Lot zum KcntaX-tieren von Schenkeln für Thermoelemente, insbesondere aus Seleniden und Telluriden von Wismut, Blei, Antimon und Germanium,zu schaffen, das die Eigenschaften eines Weichlotes, zugleich aber einen verhältnismäßig hohen Schmelzpunkt hat.The invention is based on the object of creating a solder for KcntaX-tieren of legs for thermocouples, in particular from selenides and tellurides from Bismuth, lead, antimony and germanium, which have the properties of a soft solder, but at the same time has a relatively high melting point.
Aus der deutschen Auslegeschrift 1277 967 ist bereits ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung bekannt, bei dem zur Verbindung eines Wismuttellurid-Schenkels mit einem Kontakt stUck zuerst die Oberfläche des Schenkels mit einem Wismut--Zinn-Uberzug versehen wird und anschließend dieser Schenkel mit den Kontakt stUck durch Erhitzen bis unterhalb der Schmelztemperatur des Halbleiterkörpers verbunden wird. Dieses Verfahren erfordert jedoch einen zusätzlichen Arbeitsgang. Außerdem bildet eine Wismut-Zinn-Legierung niedrig schmelzende Eutektika von nicht einmal 140 0C. Solche Thermoelemente sind deshalb nur fUr entsprechend niedrige Arbeitstemperaturen geeignet.There is already a procedure from the German Auslegeschrift 1277 967 known for the production of a semiconductor device, in which to connect a Bismuth telluride leg with a contact piece first the surface of the leg is provided with a bismuth - tin coating and then this leg with the contact piece by heating to below the melting temperature of the semiconductor body is connected. However, this method requires an additional operation. In addition, a bismuth-tin alloy does not form low-melting eutectics once 140 0C. Such thermocouples are therefore only suitable for correspondingly low ones Working temperatures suitable.
Aus der deutschen Auslegeschrift 1184 185 ist es ferner bekannt, einen Ealbleiterkörper aus Wismuttelluridantimon mit einem Wismut-Zinn-Lot zu verbinden, der Antimon zugesetzt ist. Durch den Antimon-Zusatz soll die Scherfestigkeit verbessert und die Elatatizität erhöht werden Der niedr Fe Schmelzpunkt der Wismut--Z1nn-Legierung keln Jedoch durch den Zusatz uun Antimon nicht wesentlich geändert werden.From the German Auslegeschrift 1184 185 it is also known a To connect semiconductor bodies made of bismuth telluride antimony with a bismuth-tin solder, the antimony is added. The addition of antimony is said to improve the shear strength and the elasticity can be increased. The low Fe melting point of bismuth - Z1nn alloy However, with the addition of antimony, they do not changed significantly will.
Aus der deutschen Patentschrift 1199 104 sind Thermoelemente bekannt mit Schenkeln aus Germanium-Wismut-Tellurid und Blei-Tellurid, die für höhere Arbeitstemperaturen geeignet sind. Zur Kontaktierung solcher Schenkel ist ein Lot vorgesehen, das aus Gold und etwa 12,7 Gew. Zink besteht. Diesem Lot kann etwa 0,2 bis 1 Gew.% Zinn zugesetzt werden. Das im wesentlichen aus Gold bestehende Lot hat den Charakter eines Hartlotes. Der geringe Zinnanteil hat praktisch nur die Wirkung eines Flußmittels.Thermocouples are known from German patent specification 1199 104 with legs made of germanium-bismuth-telluride and lead-telluride, for higher working temperatures are suitable. To make contact with such legs, a solder is provided that consists of Gold and about 12.7 wt. Zinc. This solder can contain about 0.2 to 1% by weight of tin can be added. The solder consisting essentially of gold has the character of a hard solder. The small amount of tin has practically only the effect of a flux.
Das gleiche gilt für ein aus der deutschen Auslegeschrift 1169 259 bekanntes Lot zur Kontaktierung von Thermoelementschenkeln, das aus Silizium, Nickel, Zink, Antimon und Gold besteht und einen geringen Anteil bis zu etwa 0,54& Zinn enthalten kann.The same applies to one from the German Auslegeschrift 1169 259 known solder for contacting thermocouple legs, made of silicon, nickel, Zinc, antimony, and gold are made up and have a low percentage up to about 0.54 & tin may contain.
Dieser geringe Zinnanteil ist nicht geeignet, dem Lot den Charakter eines Hartlotes zu nehmen und die Eigenschaften wesentlich zu beeinflussen.This small amount of tin is not suitable for the solder's character of a hard solder and to significantly influence the properties.
Ein Lot mit einem höheren Zinnanteil ist bekannt aus der deutschen Auslegeschrift 1196 478. Dort ist ein Verfahren zur Herstellung von Thermoelementen beschrieben, bei dem ein Wismut--Zinn-Lot mit einem Anteil von 70 bis 90% Wismut verwendet wird.A solder with a higher proportion of tin is known from the German Auslegeschrift 1196 478. There is a method for making thermocouples described in which a bismuth - tin solder with a proportion of 70 to 90% bismuth is used.
Mit diesem Lot werden zunächst die Oberflächen der Schenkel versehen. Die zu kontaktierenden Metallplatten erhalten eine Lotauflage, dessen Zinnanteil bis zu 60% betragen kann. Die mit diesem Lot versehenen Oberflächen Werden anschließend in einem zusätzlichen Arbeitsgang kontaktiert. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß durch besondere Maßnahmen verhindert werden muß, daß sich die Lote bei dem Verbindungsvorgang der zu kontaktierenden Oberflächen wieder mischen.The surfaces of the legs are first provided with this solder. The metal plates to be contacted receive a solder layer, the tin content of which can be up to 60%. The surfaces provided with this solder are then contacted in an additional operation. However, this method has the disadvantage that special measures must be taken to prevent the solder from moving during the connection process mix the surfaces to be contacted again.
Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß man durch einen hohen Zinngehalt ein Weichlot erhält, das in der Lage ist, thermische Spannungen aufzunehmen. Zugleich werden durch entsprechende Zusätze die Oxidationsbeständigkeit und der Schmelzpunkt sowie die Benetzbarkeit des Lotes erhöht. Die Erfindung besteht darin, daß das Lot die Zusammensetzung SnxMe 1 x mit 0,99 # x # 0,65 hat und Me eines der Metalle Cu, Ag, Au, Zn, Al, Co, Ni, Pd oder der Elemente mit metallischem Charakter Si, Ge, As, Sb, Bi und Te ist. Dieses Lot hat zwar die Eigenschaften eines Weichlotes, aber zugleich je nach seiner Zusammensetzung einen hohen Schmelzpunkt bis über 4000C. Mit diesem Lot kann deshalb der Arbeitsbereich für Thermoelemente mit Schenkeln aus Wismuttellurid/Antimontellurid Bi2Te3/Sb2 Te3 und Wismuttellurid/ Wismutselenid Bi2Te3/Bi2Se3 und ähnlichen Mischkristallen, wie beispielsweise Silber/Antimontellurid AgSbTe2, Silber-Wismuttellurid AgBiTe2, Silber/Antimontellurid/Bleitellurid AgSbTe2/ PbTe und Silber/Antimontellurid/Germaniumtellurid/Bleitellurid AgSbTe2GeTe/PbTe bis auf etwa 400 0C erweitert werden. Die Brükkenmaterialien können in diesen Elementen beispielsweise aus Eisen, Nickel, Palladium, Kupfer, Silber, Gold und deren Legierungen bestehen. Ein besonderer Vorteil der Lote nach der Erfindung besteht darin, daß sie walzbar sind und zu Plättchen oder Folien verarbeitet werden können, aus denen die formgerechten Lotteile ausgestanzt werden können.The invention is based on the knowledge that one by a high Tin content contains a soft solder that is able to absorb thermal stresses. At the same time, the oxidation resistance and the The melting point and the wettability of the solder are increased. The invention consists in that the solder has the composition SnxMe 1 x with 0.99 # x # 0.65 has and Me one of the metals Cu, Ag, Au, Zn, Al, Co, Ni, Pd or the elements with metallic Character is Si, Ge, As, Sb, Bi and Te. This solder has the properties of a Soft solder, but at the same time, depending on its composition, a high melting point up to over 4000C. This solder can therefore be used in the working area for thermocouples with legs made of bismuth telluride / antimony telluride Bi2Te3 / Sb2 Te3 and bismuth telluride / Bismuth selenide Bi2Te3 / Bi2Se3 and similar mixed crystals, such as silver / antimony telluride AgSbTe2, silver bismuth telluride AgBiTe2, silver / antimony telluride / lead telluride AgSbTe2 / PbTe and silver / antimony telluride / germanium telluride / lead telluride AgSbTe2GeTe / PbTe can be extended to around 400 ° C. The bridge materials can be used in these elements for example from iron, nickel, palladium, copper, silver, gold and their alloys exist. A particular advantage of the solders according to the invention is that they can be rolled and processed into platelets or foils from which the correct solder parts can be punched out.
Besonders vorteilhafte Lot zusammensetzungen sind zusammen mit ihren Schmelzpunkten F p in der folgenden Tabelle angegeben: 1. Cu0,1Sn0,9 Fp 38000 2. Ag0,3Sn0,7 Fp 40500 3. Au, Fp 30000 4. Zn0,3Sn0,7 F 280°C 5. Al0,05Sn0,95 Fp 300°C 6. Si0,01Sn0,99 Fp 360°C 7. Ge 0,05Sn0,95 Fp 400°C 8. Sn0,98As0,02 Fp 30000 9. Sn0,91Sb0,09 Fp 246°C 10. Sn0,99Bi0,01 Fp 23000 11. Sn0,995 Te0,005 Fp 32500 12. Sn0,98Co0,02 Fp 39000 13. Sn0,99Ni0,01 F 40000 14. Sn0,97Pd0,03 Fp 345°C Diese Lote haben erhöhte Schmelzpunkte und sind dennoch elastisch genug, um die bei Temperaturwechselbeanspruchung entstehenden thermischen Spannungen aufzunehmen.Particularly advantageous solder compositions are along with their Melting points F p are given in the following table: 1. Cu0.1 Sn0.9, mp 38000 2. Ag0.3Sn0.7 m.p. 40500 3. Au, m.p. 30,000 4. Zn0.3Sn0.7 F 280 ° C 5. Al0.05Sn0.95 m.p. 300 ° C 6. Si0.01 Sn0.99 m.p. 360 ° C 7. Ge 0.05Sn0.95 m.p. 400 ° C 8. Sn0.98 As0.02 m.p. 30,000 9. Sn0.91Sb0.09 M.p. 246 ° C 10. Sn0.99 Bi0.01 m.p. 23000 11. Sn0.995 Te0.005 m.p. 32500 12. Sn0.98Co0.02 39,000 13. Sn0.99 Ni0.01 F 40,000 14. Sn0.97Pd0.03 m.p. 345 ° C These Solders have increased melting points and are still elastic enough to withstand temperature changes to absorb the resulting thermal stresses.
Die Verwendung eines Tellur enthaltenden Zinnlotes ist aus der US-Patentschrift 3232 719 an sich bekannt. Dort handelt es sich jedoch um die stöchiometrische Verbindung Sn/Te, somit um ein sprödes Hartlot.The use of a tin solder containing tellurium is disclosed in the US patent 3232 719 known per se. However, this is the stoichiometric compound Sn / Te, thus a brittle hard solder.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren Fig.1 und 2 jeweils ein Ausführungsbeispiel eines Thermogenerators schematisch dargestellt ist, welcher mittels der Lote nach der Erfindung hergestellt sein soll.To further explain the invention, reference is made to the drawing taken, in each of FIGS. 1 and 2 an embodiment of a thermal generator is shown schematically, which is produced by means of the solders according to the invention should be.
Fig.1 zeigt einen Thermogenerator, bei dem p- und n-leitende Thermoelementschenkel 2 durch als Kontaktbrücken 6 bzw. 7 ausgebildete KontaktstUcke so verbunden sind, daß die Thermoelementschenkel 2 elektrisch in Reihe und thermisch parallel liegen.Fig.1 shows a thermogenerator in which the p- and n-conducting thermocouple legs 2 are connected by contact pieces designed as contact bridges 6 or 7 in such a way that that the thermocouple legs 2 are electrically in series and thermally parallel.
Das Material der Thermoelementschenkel 2 ist für den p-leiteden Schenkel Bi2Te3/Sb2Te3, fUr den n-leitenden Schenkel Bi2Te3/ Bi2Se Die Kontaktbrticken sollen beispielsweise aus Nickel oder eine Nickellegierung bestehen. Zwei der Thermoelementschenkel 2 sind mit Kontaktstücken 8 versehen, Uber die die erzeugte elektrische Energie abgenommen werden kann. Die Thermoelementschenkel sind auf die KontaktbrUcken 6 und 7 und auf die KontaktstUcke 8 mittels eines der Lote nach der Erfindung aufkontaktiert, so daß sich Kontaktzonen 10 und 11 bilden. Mit den Loten wird ein kontinuierlicher Ubergang von den Kontaktbrücken 6 oder 7. oder den Kontaktstücken 8 zu den Thermoelementschenkeln 2 in den Kontaktzonen 10 bzw. 11 erreicht und die Unterschiede in den Ausdehnungskoeffizienten des KontaktbrUckenmaterials und der Halbleiterlegierung im gesamten erforderlichen Temperaturbereich ausgeglichen. Zur Kontaktierung der Thermoelementschenkel 2 mit den KontaktbrUcken 6 oder 7 bzw. den Kontaktstücken 3 wird eines der Lote auf die Stirnseiten der Thermoelementschenkel 2 oder auf die KontaktbrUcken 6 bis 8 in erforderlicher Menge aufgebracht und anschließend verlötet.The material of the thermocouple legs 2 is for the p-type leg Bi2Te3 / Sb2Te3, for the n-conducting leg Bi2Te3 / Bi2Se The contact bridges should be ticked consist for example of nickel or a nickel alloy. Two of the thermocouple legs 2 are provided with contact pieces 8, over which the generated electrical energy can be removed. The thermocouple legs are on the contact bridges 6 and 7 and contacted on the contact pieces 8 by means of one of the solders according to the invention, so that contact zones 10 and 11 are formed. With the plumbing becomes a continuous Transition from the contact bridges 6 or 7 or the contact pieces 8 to the thermocouple legs 2 reached in the contact zones 10 and 11 and the differences in the expansion coefficients of the contact bridge material and the semiconductor alloy in the whole required Temperature range balanced. For contacting the thermocouple legs 2 with the contact bridges 6 or 7 or the contact pieces 3 is one of the solders on the Front sides of the thermocouple legs 2 or on the contact bridges 6 to 8 in required Amount applied and then soldered.
Die Lötung erfolgt zweckmäßig im Vakuum oder in inerter Atmosphäre. Durch die Verlötung bilden sich Eutektika in der Kontaktzone zwischen der niedrig schmelzenden Komponente des Lotes und dem Kontaktstückmaterial, durch die die Solidustemperatur der Kontaktzone erhöht wird. Es lassen sich deshalb mit diesen Loten Heißseitentemperaturen bis über 400 0C verwirklichen.The soldering is expediently carried out in a vacuum or in an inert atmosphere. As a result of the soldering, eutectics are formed in the contact zone between the low melting component of the solder and the contact piece material, through which the solidus temperature the contact zone is increased. It is therefore possible to achieve hot side temperatures with these solders Realize up to over 400 0C.
In Fig.2 ist ein Thermogenerator dargestellt, bei dem die Thermoelement schenkel aus Segmenten 3 und 4 verschiedenen, thermoelektrisch wirksamen Materials aufgebaut sind. Da längs der Ehermoelementschenkel im Betrieb ein Temperaturgradient besteht, kann ein solcher Aufbau der Thermoelementschenkel vorteilhaft sein, um die thermoelektrischen Eigenschaften der verwendeten Materialien voll auszunutzen. Dabei ist das thermoelektrisch wirksame Material so auszuwählen und die Abmessungen der Segmente so zu bestimmen, daß jedes Segment im Temperaturbereich maximaler thermoelektrischer Effektivität liegt. Man erhält damit eine wesentliche Verbesserung des Wirkungsgrades.In Fig.2 a thermogenerator is shown in which the thermocouple legs made of segments 3 and 4 different, thermoelectrically effective material are constructed. Since there is a temperature gradient along the thermocouple legs during operation exists, such a construction of the thermocouple legs can be advantageous in order to to take full advantage of the thermoelectric properties of the materials used. The thermoelectrically effective material and the dimensions must be selected in this way of the segments to be determined so that each segment is in the temperature range of maximum thermoelectric Effectiveness lies. This results in a significant improvement in the degree of efficiency.
Der in der Fig.2 dargestellte Thermogenerator kann beispielsweise für eine Temperatur an den heißen Kontaktbrücken 7 von etwa 1000°C ausgelegt sein. Die Segmente 3, die dieser Heißseitentemperatur direkt ausgesetzt sind, können dann beispielsweise aus einer Ge-Si-Legierung hergestellt sein. Solche Ge-Si-Legierungen besitzen eine maximale thermoelektrische Effektivität bei unge-0 fähr 750 bis 1050 C. Als Materialien für die Segmente 4 der Kaltseite des Tsermogenerators sollen Bi2Te3/Sb2Te3 bzw. Bi2Te3/Bi2Se3 vorgesehen sein. Diese Materialien besitzen ihre maximale thermoelektrische Effektivität etwa bei 100 bis 3000C.The thermal generator shown in Figure 2 can, for example be designed for a temperature at the hot contact bridges 7 of about 1000 ° C. The segments 3, which are directly exposed to this hot side temperature, can then be made of a Ge-Si alloy, for example. Such Ge-Si alloys have a maximum thermoelectric effectiveness at around 750 to 1050 C. As materials for the segments 4 of the cold side of the Tsermogenerators should Bi2Te3 / Sb2Te3 or Bi2Te3 / Bi2Se3 can be provided. These materials have theirs maximum thermoelectric effectiveness around 100 to 3000C.
Die Segmente 4 aus Bi2Te3/Sb2Te3 oder Bi2Te3/Bi2Se3 sind mittels der Lotverbindungen 10 an einem Ende mit den Brücken 6 verbunden.The segments 4 from Bi2Te3 / Sb2Te3 or Bi2Te3 / Bi2Se3 are by means of Solder connections 10 connected to the bridges 6 at one end.
Das andere Ende ist mittels eines der Lote 12 nach der Erfindung mit einem Metallplättchen 13 verbunden, das beispielsweise aus Nickel Ni bestehen kann. Diese Kontakte besitzen die bereits erwähnten Eigenschaften.The other end is connected by means of one of the solders 12 according to the invention a metal plate 13 connected, which may for example consist of nickel Ni. These contacts have the properties already mentioned.
Auf die Nickelplättohen 13 sind Silberplättchen 14 gelötet, die Uber Wolframplättchen 15 mit den Segmenten 3 verbunden sind, die aus Ge-Si hergestellt sind. Die Verbindung zwischen den Segmenten 3 und 4 sichert eine gute elektrische und thermische Leitfähigkeit. Zum Verbinden der Nickel- und Wolframplättchen 13 und 15 mit den Silberplättchen 14 kann ein herkömmliches Lot benutzt werden, das in der Figur nicht besonders dargestellt ist.On the Nickelplättohen 13 silver plates 14 are soldered, the Uber Tungsten platelets 15 are connected to the segments 3, which are made of Ge-Si are. The connection between segments 3 and 4 ensures a good electrical connection and thermal conductivity. For connecting the nickel and tungsten plates 13 and 15 with the silver plates 14, a conventional solder can be used, the is not particularly shown in the figure.
Die KontaktbrUcken 7 und KontaktstUcke 8 der Heißseite mUssen aus einem Material gefertigt sein, das sich zum Einsatz bei 1000 0C eignet. Solche Materialien sind Metall-Silizium-Legierungen, beispielsweise eine Molybdän-Silizium-Legierung. Als Lot fUr das Kontaktieren der Ge-Si-Segmente 3 mit den Kontaktbrücken 7 und den Wolframplättchen 15 kann ebenfalls eine Metall--Silizium-Legierung verwendet werden.The contact bridges 7 and contact pieces 8 on the hot side must be off be made of a material that is suitable for use at 1000 0C. Such materials are metal-silicon alloys, for example a molybdenum-silicon alloy. As a solder for contacting the Ge-Si segments 3 with the contact bridges 7 and the Tungsten platelets 15, a metal-silicon alloy, can also be used.
15 Patentansprüche 2 Figuren15 claims 2 figures
Claims (15)
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19702054542 DE2054542A1 (en) | 1970-11-05 | 1970-11-05 | Tin-rich brazing alloy - for joining thermocouple members |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE2054542A1 true DE2054542A1 (en) | 1972-05-10 |
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ID=5787274
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|---|---|
| DE (1) | DE2054542A1 (en) |
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