熱電模塊接頭的界面連接工藝及可靠性研究.pdf

1、熱電器件由于其結構簡單、環(huán)保、可靠性高等優(yōu)點，已經在溫差發(fā)電和制冷等方面得到大量的應用。熱電器件的轉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。最常見的故障是發(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效下的可靠性與連接機理。
　　在180℃下，對于兩種熱電器件的界面接頭，Ni擴散阻擋層同時被熱電材料和SAC305所消耗：Bi0.5Sb1.5Te3與Ni會反應生成NiTe；與N型 Bi

2、1.8Sb0.2Se0.15Te2.85反應會生成Ni（Bi,Te）。Ni的消耗速率分別是0.029μm/h和0.026μm/h。微觀結構也會發(fā)生變化，P型熱電接頭界面處會出現尺寸大約為4-5μm的空洞，而N型熱電接頭中這種缺陷能不明顯；此外，在時效的過程中，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度會發(fā)生明顯的變化，當時效時間為800 h時，強度大幅減小為7.59 MPa。N型材料的熱電接頭的剪切強度的趨勢一致，但是

3、數值比較大。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層轉移到Ni層與熱電材料的交界面。
　　在260℃下，對于釬料SAC305與P型Bi1.8Sb0.2Te2.85兩者之間的界面反應，反應產物為SnTe與SbSn。隨著反應時間的增加，界面的微觀結構會發(fā)生很大的變化，生成物中出現含有兩相結構，腐蝕后，會出現多孔。反應物 IMC層的生長速率很大，為4.05μm/min。對于釬料SAC305與N型Bi1.8Sb0.2Se