JPH0347749B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0347749B2 JPH0347749B2 JP61072699A JP7269986A JPH0347749B2 JP H0347749 B2 JPH0347749 B2 JP H0347749B2 JP 61072699 A JP61072699 A JP 61072699A JP 7269986 A JP7269986 A JP 7269986A JP H0347749 B2 JPH0347749 B2 JP H0347749B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal silicide
- solder
- flux
- thermoelectric element
- soldering
- Prior art date
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Description
【発明の詳細な説明】
〔利用分野〕
この発明は、金属けい化物よりなる熱電素子へ
のリード線の係合方法に関し、特に、特殊な装置
を用いることなく高融点半田層を介してリード線
を接続できる接合方法に関する。
のリード線の係合方法に関し、特に、特殊な装置
を用いることなく高融点半田層を介してリード線
を接続できる接合方法に関する。
PN接合からなる金属けい化物の熱電素子は、
その高熱電性能を示す特性から複数対を電気的に
接続する構成をとることで、例えばストーブのバ
ーナの近傍に配設させてその生ずる熱起電力で直
接フアンモータを回転させるといつた、熱電発電
器として用いる巾広い応用が期待されている。
その高熱電性能を示す特性から複数対を電気的に
接続する構成をとることで、例えばストーブのバ
ーナの近傍に配設させてその生ずる熱起電力で直
接フアンモータを回転させるといつた、熱電発電
器として用いる巾広い応用が期待されている。
しかるに、金属けい化物は表面が強固な酸化物
で被覆されていることから、通常の酸化物除去の
ためのフラツクスを用いる半田技術では、被覆し
ている酸化物の除去が十分できないために、金属
けい化物に電気的接続または出力取出用のリード
線を取付けることができない。
で被覆されていることから、通常の酸化物除去の
ためのフラツクスを用いる半田技術では、被覆し
ている酸化物の除去が十分できないために、金属
けい化物に電気的接続または出力取出用のリード
線を取付けることができない。
これに対して従来は、例えば、旭硝子(株)の開発
した数種の微量元素が添加される鉛−錫系の半田
合金であるセラソルザ（商品名）を用いて、金属
けい化物表面の酸化物に直接リード線を取付ける
方法が提案されている。このセラソルザを用いる
方法によれば、接着界面での化学結合で接着が実
現されるため、活性化のためのフラツクスを全く
必要としない利点があるものの、接着面における
空気層を排除する必要があり、このために、第３
図に示すような超音波振動子とヒータを組合わせ
る特殊な半田装置が必要となつてしまうという欠
点がある。
した数種の微量元素が添加される鉛−錫系の半田
合金であるセラソルザ（商品名）を用いて、金属
けい化物表面の酸化物に直接リード線を取付ける
方法が提案されている。このセラソルザを用いる
方法によれば、接着界面での化学結合で接着が実
現されるため、活性化のためのフラツクスを全く
必要としない利点があるものの、接着面における
空気層を排除する必要があり、このために、第３
図に示すような超音波振動子とヒータを組合わせ
る特殊な半田装置が必要となつてしまうという欠
点がある。
しかもセラソルザは、基本的にはその主成分が
通常の鉛−錫半田合金の組成比より鉛の多い組成
であるために、融点が約300℃と半田合金として
は高融点ではあるものの、火炎の近傍に配設され
る熱電素子、熱電発電器として用いるにはまだ融
点が低いという欠点も残されている。
通常の鉛−錫半田合金の組成比より鉛の多い組成
であるために、融点が約300℃と半田合金として
は高融点ではあるものの、火炎の近傍に配設され
る熱電素子、熱電発電器として用いるにはまだ融
点が低いという欠点も残されている。
更に、金属けい化物とリード線をセラソルザを
介して直接半田付けしようとすると、リード線の
形状を特定しないと超音波振動を効果的にかけら
れないという問題点がある。これに対しては最初
に金属けい化物のみにセラソルザの層を形成し、
この後普通の半田技術を用いてセラソルザ層の上
にリード線を取付けるといつた工夫も行われてい
るが、工数が増加するとともに普通の半田合金の
低融点に引張られて、結果的にリード線接続部の
融点が低くなつてしまうという欠点がでてくるこ
とになる。
介して直接半田付けしようとすると、リード線の
形状を特定しないと超音波振動を効果的にかけら
れないという問題点がある。これに対しては最初
に金属けい化物のみにセラソルザの層を形成し、
この後普通の半田技術を用いてセラソルザ層の上
にリード線を取付けるといつた工夫も行われてい
るが、工数が増加するとともに普通の半田合金の
低融点に引張られて、結果的にリード線接続部の
融点が低くなつてしまうという欠点がでてくるこ
とになる。
また、半田技術以外の金属けい化物へのリード
線接続のための接合技術としては、銀を主成分と
するBAg−７（JIS規格）合金を用いる銀ロー溶
接による方法もあるが、金属けい化物の表面に他
の金属被膜を形成させることにより接合を可能に
するものの、金属けい化物と上記合金との熱膨張
率の違いから割れが生ずることが起り、実用的な
ものはなかつた。
線接続のための接合技術としては、銀を主成分と
するBAg−７（JIS規格）合金を用いる銀ロー溶
接による方法もあるが、金属けい化物の表面に他
の金属被膜を形成させることにより接合を可能に
するものの、金属けい化物と上記合金との熱膨張
率の違いから割れが生ずることが起り、実用的な
ものはなかつた。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであ
つて、酸化物で被覆されている金属けい化物に、
特殊な半田装置を用いることなく通常の半田技術
を適用して、接合力の十分なる高融点半田層を形
成しこれを介してリード線を接続できる接合方法
を提供することで、金属けい化物よりなる熱電素
子、熱電発電器の実用性を高めようとするもので
ある。
つて、酸化物で被覆されている金属けい化物に、
特殊な半田装置を用いることなく通常の半田技術
を適用して、接合力の十分なる高融点半田層を形
成しこれを介してリード線を接続できる接合方法
を提供することで、金属けい化物よりなる熱電素
子、熱電発電器の実用性を高めようとするもので
ある。
この発明は、かかる目的を達成するために金属
けい化物の上にホウ酸系またはフツ酸系のフラツ
クスを塗布し、その上に亜鉛を主成分とする高温
半田合金を加熱融着することでこの高温半田合金
層を金属けい化物の酸化膜上に直接形成し、この
高温半田合金層を介して電気的接続または出力取
出用のリード線を金属けい化物に接続するもので
ある。
けい化物の上にホウ酸系またはフツ酸系のフラツ
クスを塗布し、その上に亜鉛を主成分とする高温
半田合金を加熱融着することでこの高温半田合金
層を金属けい化物の酸化膜上に直接形成し、この
高温半田合金層を介して電気的接続または出力取
出用のリード線を金属けい化物に接続するもので
ある。
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明す
る。
る。
第１図に、本発明に係る接続方法によつてリー
ド線が接続された金属けい化物の熱電素子を示
す。すなわち、１は、例えば金属けい化物である
FeSi2（鉄シリサイド）にMnをドーピングさせて
Ｐ型化したFe1-XMnXSi2と、Coをドーピングさ
せてＮ型化したFe1-YCoYSi2とのPN接合からなる
金属けい化物の熱電素子である。この熱電素子１
の両端上面には本発明による接合方法によつて形
成される亜鉛系の半田合金層２が形成され、この
半田合金層２の中に、この熱電素子１からの熱起
電力の出力取出しのためのリード線３、あるいは
この熱電素子１を複数対接続させて熱電発電器と
なすときの相互の電気的接続のためのリード線３
の一端が埋設される。
ド線が接続された金属けい化物の熱電素子を示
す。すなわち、１は、例えば金属けい化物である
FeSi2（鉄シリサイド）にMnをドーピングさせて
Ｐ型化したFe1-XMnXSi2と、Coをドーピングさ
せてＮ型化したFe1-YCoYSi2とのPN接合からなる
金属けい化物の熱電素子である。この熱電素子１
の両端上面には本発明による接合方法によつて形
成される亜鉛系の半田合金層２が形成され、この
半田合金層２の中に、この熱電素子１からの熱起
電力の出力取出しのためのリード線３、あるいは
この熱電素子１を複数対接続させて熱電発電器と
なすときの相互の電気的接続のためのリード線３
の一端が埋設される。
この半田金層２の亜鉛系半田合金層として用い
られる亜鉛系半田合金の成分比の一例を第４図に
示す。この亜鉛を主成分として含有する亜鉛系半
田合金は、その融点が約400℃と、鉛−錫半田合
金の約300℃に比べて高いことに特長がある。
られる亜鉛系半田合金の成分比の一例を第４図に
示す。この亜鉛を主成分として含有する亜鉛系半
田合金は、その融点が約400℃と、鉛−錫半田合
金の約300℃に比べて高いことに特長がある。
一方、半田技術やロー付技術では、母材と溶融
金属（半田合金、ロー材）の表面酸化膜の除去、
および加熱中の酸化防止のためにフラツクスを用
いる必要があり、使用する半田合金等に合わせて
適切なフラツクスを選定することが極めて大切な
ポイントとなる。フラツクスの具備すべき一般的
な特性は、 (イ) 母材表面の酸化物を処理し、清浄化する作用
を有すること。
金属（半田合金、ロー材）の表面酸化膜の除去、
および加熱中の酸化防止のためにフラツクスを用
いる必要があり、使用する半田合金等に合わせて
適切なフラツクスを選定することが極めて大切な
ポイントとなる。フラツクスの具備すべき一般的
な特性は、 (イ) 母材表面の酸化物を処理し、清浄化する作用
を有すること。
(ロ) 使用温度範囲において活性化すること。
(ハ) 溶融金属の流動性、拡延性を促進する作用を
有すること。
有すること。
である。これの諸条件を満たすべく、従来の半田
技術、ロー付技術で用いられている最適な母材と
フラツクスの組合わせを一覧表にして第５図に示
す。例えば、母材が銅であれば、半田技術を用い
るならばフラツクスとしては塩化物系が好適であ
り、ロー付技術を用いるならばフラツクスとして
はホウ酸系、フツ酸系が好適であることになる。
技術、ロー付技術で用いられている最適な母材と
フラツクスの組合わせを一覧表にして第５図に示
す。例えば、母材が銅であれば、半田技術を用い
るならばフラツクスとしては塩化物系が好適であ
り、ロー付技術を用いるならばフラツクスとして
はホウ酸系、フツ酸系が好適であることになる。
熱電素子、熱電発電器に用いられるリード線
は、一般的には電気伝導性のよい銅が用いられて
いることから、この従来技術の母材とフラツクス
の組合わせの常識からすれば、亜鉛系半田合金を
用いる半田技術では、フラツクスとして塩化物系
のフラツクスが選定されることになる。しかる
に、本発明者が実験を繰返したところでは、塩化
物系のフラツクスを用いる半田技術では金属けい
化物表面に強固に被覆されている金属けい化物の
酸化膜を除去することができないことから、亜鉛
系半田合金層を金属けい化物表面に形成すること
ができず、従つて半田技術を用いてリード線を金
属けい化物に取付けることができなかつた。
は、一般的には電気伝導性のよい銅が用いられて
いることから、この従来技術の母材とフラツクス
の組合わせの常識からすれば、亜鉛系半田合金を
用いる半田技術では、フラツクスとして塩化物系
のフラツクスが選定されることになる。しかる
に、本発明者が実験を繰返したところでは、塩化
物系のフラツクスを用いる半田技術では金属けい
化物表面に強固に被覆されている金属けい化物の
酸化膜を除去することができないことから、亜鉛
系半田合金層を金属けい化物表面に形成すること
ができず、従つて半田技術を用いてリード線を金
属けい化物に取付けることができなかつた。
ところが、本発明者が更に実験を繰返していく
と、従来技術では、母材が銅のときの銀ロー付で
用いられているフラツクスであるホウ酸系、フツ
酸系フラツクスを用いると、通常の半田技術を使
つて、金属けい化物表面の酸化膜に直接亜鉛系半
田合金層を形成できることを見出した。しかも、
このホウ酸系、フツ酸系フラツクスでも、亜鉛系
半田合金層と銅を材料とするリード線との半田接
続は十分な強度を示し実用性に耐えられるもので
あることも判明した。
と、従来技術では、母材が銅のときの銀ロー付で
用いられているフラツクスであるホウ酸系、フツ
酸系フラツクスを用いると、通常の半田技術を使
つて、金属けい化物表面の酸化膜に直接亜鉛系半
田合金層を形成できることを見出した。しかも、
このホウ酸系、フツ酸系フラツクスでも、亜鉛系
半田合金層と銅を材料とするリード線との半田接
続は十分な強度を示し実用性に耐えられるもので
あることも判明した。
そこで本発明者は、第１図の熱電素子１の上に
ホウ酸系またはフツ酸系のフラツクスをまず塗布
し、この塗布層の上に亜鉛を主成分とする高温半
田および上記リード線３の一端を置き、そのフラ
ツクスと高温半田が融けるまで加熱することによ
つて、半田合金層２の形成とリード線３の半田付
けを実現したのである。
ホウ酸系またはフツ酸系のフラツクスをまず塗布
し、この塗布層の上に亜鉛を主成分とする高温半
田および上記リード線３の一端を置き、そのフラ
ツクスと高温半田が融けるまで加熱することによ
つて、半田合金層２の形成とリード線３の半田付
けを実現したのである。
すなわち、従来の半田技術の分野で一般的な周
知技術として知られている母材とフラツクスの組
合わせでなく、全く別の種類のフラツクスを用い
れば、金属けい化物の酸化膜上に、特殊な半田装
置を用いることのない通常の半田技術で、融点の
高い亜鉛系の半田合金層が形成でき、従つてこの
半田合金層を介してリード線を直接金属けい化物
に接続できることを見出したのである。
知技術として知られている母材とフラツクスの組
合わせでなく、全く別の種類のフラツクスを用い
れば、金属けい化物の酸化膜上に、特殊な半田装
置を用いることのない通常の半田技術で、融点の
高い亜鉛系の半田合金層が形成でき、従つてこの
半田合金層を介してリード線を直接金属けい化物
に接続できることを見出したのである。
第２図は他の実施例を示す。これは、セラミツ
ク基板４上にモンブデン−マンガンまたはタング
ステンをメタライズし、さらにニツケルまたは銅
などをメツキしたものの上や、銀ペースト、銀−
ポラジウンペースト、ニツケルペーストあるいは
銅ペーストなどを焼成したメタライズ層５の上
に、亜鉛系の上記亜鉛系の高温半田を用いて、２
組の熱電素子１の各端部およびリード線３端をそ
れぞれ別々に半田付けしたものである。なお、２
は高温半田の合金層である。
ク基板４上にモンブデン−マンガンまたはタング
ステンをメタライズし、さらにニツケルまたは銅
などをメツキしたものの上や、銀ペースト、銀−
ポラジウンペースト、ニツケルペーストあるいは
銅ペーストなどを焼成したメタライズ層５の上
に、亜鉛系の上記亜鉛系の高温半田を用いて、２
組の熱電素子１の各端部およびリード線３端をそ
れぞれ別々に半田付けしたものである。なお、２
は高温半田の合金層である。
また、半田合金層２の形成手順は、まず、金属
けい化物の熱電素子１端、リード線３端およびメ
タライズ層５上にホウ酸系またはフツ酸系のフラ
ツクスを塗布し、さらに上記の亜鉛系の高温半田
とともにフラツクスを、バーナや加熱炉によつて
その高温半田の融点以上の温度まで加熱し、半田
付けを行つたものである。また、亜鉛を主成分と
する半田は、前述のBAg−７合金の銀ロー系と
較べて柔かく、割れ等も入らず、しかも、他の半
田合金に較べて400℃以上の高温に耐えられ、高
熱を受ける熱電素子への利用が極めて好ましいも
のとなる。
けい化物の熱電素子１端、リード線３端およびメ
タライズ層５上にホウ酸系またはフツ酸系のフラ
ツクスを塗布し、さらに上記の亜鉛系の高温半田
とともにフラツクスを、バーナや加熱炉によつて
その高温半田の融点以上の温度まで加熱し、半田
付けを行つたものである。また、亜鉛を主成分と
する半田は、前述のBAg−７合金の銀ロー系と
較べて柔かく、割れ等も入らず、しかも、他の半
田合金に較べて400℃以上の高温に耐えられ、高
熱を受ける熱電素子への利用が極めて好ましいも
のとなる。
以上のように、この発明によれば、半田合金と
して亜鉛を主成分とする高温半田を用いるので、
熱電素子を高温に加熱でき、高起電力を効率的に
得ることができるとともに、上記高温半田による
半田付けは、金属けい化物の酸化膜を活性化する
ホウ酸系やフツ酸系のフラツクスを介在して行わ
れるため、半田層の形成並びにあるゆる形状のリ
ード線の取り付けが強固かつ確実に行われるほ
か、この半田付け作業を大きな特殊の設備を用い
ずに容易かつ安価に実施できるほどの効果が得ら
れる
して亜鉛を主成分とする高温半田を用いるので、
熱電素子を高温に加熱でき、高起電力を効率的に
得ることができるとともに、上記高温半田による
半田付けは、金属けい化物の酸化膜を活性化する
ホウ酸系やフツ酸系のフラツクスを介在して行わ
れるため、半田層の形成並びにあるゆる形状のリ
ード線の取り付けが強固かつ確実に行われるほ
か、この半田付け作業を大きな特殊の設備を用い
ずに容易かつ安価に実施できるほどの効果が得ら
れる
第１図は、この発明にかかる熱電素子の接合方
法の一実施例を示す熱電素子斜視図、第２図は他
の実施例を示す熱電素子の斜視図である。第３図
は、従来技術で用いられている半田装置を示した
図である。第４図は、本発明に用いられる亜鉛系
半田合金の成分比の一例を示した図、第５図は、
従来の半田技術で用いられている母材とフラツク
スの組合わせて示した図である。 １は熱電素子、２は半田合金層、３はリード
線。
法の一実施例を示す熱電素子斜視図、第２図は他
の実施例を示す熱電素子の斜視図である。第３図
は、従来技術で用いられている半田装置を示した
図である。第４図は、本発明に用いられる亜鉛系
半田合金の成分比の一例を示した図、第５図は、
従来の半田技術で用いられている母材とフラツク
スの組合わせて示した図である。 １は熱電素子、２は半田合金層、３はリード
線。
Claims (1)
- １ 金属けい化物の熱電素子に電極形成のための
半田層を形成する熱電素子への半田層形成方法に
おいて、上記熱電素子に対し、ホウ酸系またはフ
ツ酸系のフラツクス、および亜鉛を主成分とする
高温半田を加熱融着させることにより、上記半田
層を形成することを特徴とする熱電素子の接合方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61072699A JPS62229988A (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 熱電素子の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61072699A JPS62229988A (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 熱電素子の接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62229988A JPS62229988A (ja) | 1987-10-08 |
| JPH0347749B2 true JPH0347749B2 (ja) | 1991-07-22 |
Family
ID=13496867
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61072699A Granted JPS62229988A (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 熱電素子の接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62229988A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4285665B2 (ja) * | 1997-12-27 | 2009-06-24 | 日立金属株式会社 | 熱電変換素子 |
| JP4719861B2 (ja) * | 2001-01-31 | 2011-07-06 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 熱電素子および熱電発電モジュール |
-
1986
- 1986-03-31 JP JP61072699A patent/JPS62229988A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62229988A (ja) | 1987-10-08 |
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