熱電模塊接頭的界面連接工藝及可靠性研究.pdf

1、熱電器件由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、環(huán)保、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在溫差發(fā)電和制冷等方面得到大量的應(yīng)用。熱電器件的轉(zhuǎn)化效率和可靠性不僅取決于材料本身要具有較好性能，和制造因素息息相關(guān)。最常見(jiàn)的故障是發(fā)生在熱電材料和電極的焊接接頭之間。所以本文研究熱電器件的在高溫時(shí)效下的可靠性與連接機(jī)理。
　　在180℃下，對(duì)于兩種熱電器件的界面接頭，Ni擴(kuò)散阻擋層同時(shí)被熱電材料和SAC305所消耗：Bi0.5Sb1.5Te3與Ni會(huì)反應(yīng)生成NiTe；與N型 Bi

2、1.8Sb0.2Se0.15Te2.85反應(yīng)會(huì)生成Ni（Bi,Te）。Ni的消耗速率分別是0.029μm/h和0.026μm/h。微觀結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生變化，P型熱電接頭界面處會(huì)出現(xiàn)尺寸大約為4-5μm的空洞，而N型熱電接頭中這種缺陷能不明顯；此外，在時(shí)效的過(guò)程中，熱電器件的剪切性能發(fā)生很大的變化，P型熱電材料接頭的剪切強(qiáng)度會(huì)發(fā)生明顯的變化，當(dāng)時(shí)效時(shí)間為800 h時(shí)，強(qiáng)度大幅減小為7.59 MPa。N型材料的熱電接頭的剪切強(qiáng)度的趨勢(shì)一致，但是

3、數(shù)值比較大。另外，兩種材料接頭的斷裂模式均發(fā)生了變化，斷裂面均由Ni層轉(zhuǎn)移到Ni層與熱電材料的交界面。
　　在260℃下，對(duì)于釬料SAC305與P型Bi1.8Sb0.2Te2.85兩者之間的界面反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物為SnTe與SbSn。隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，界面的微觀結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生很大的變化，生成物中出現(xiàn)含有兩相結(jié)構(gòu)，腐蝕后，會(huì)出現(xiàn)多孔。反應(yīng)物 IMC層的生長(zhǎng)速率很大，為4.05μm/min。對(duì)于釬料SAC305與N型Bi1.8Sb0.2Se