禁止使用含银合金是出于原子扩散的考虑。 在热电发电机 (TEG) 中使用时，来自活性钎料的银原子会渗透到半导体陶瓷材料（如氧化钛 (TiOx)）中。这种迁移会破坏材料的内部结构，导致半导体性能下降和关键效率损失。
核心要点 银会污染 TEG 陶瓷，改变能量转换所必需的电化学计量。为防止永久性退化，制造商必须使用无银合金或应用不同的金属化阻挡层。
故障机制
扩散的威胁
核心问题在于银原子的迁移性。在钎焊过程或后续运行期间，这些原子不会仅停留在接头界面。相反，它们会直接扩散到半导体陶瓷本体中。
电化学计量失衡
热电材料的正常工作依赖于精确的化学平衡，称为化学计量。当银渗透到 TiOx 等材料的晶格中时，它会充当杂质。这会改变陶瓷的电学性质，从而有效地中和产生电能所需的特定半导体特性。
不可逆的效率损失
银的存在不是暂时的干扰；它会导致永久性退化。随着半导体性能的恶化，TEG 将失去从热梯度高效转换为电能的能力，从而随着时间的推移使设备失效。
可行的制造替代方案
无银活性钎焊
最直接的解决方案是消除污染源。通过选择无银活性钎料，制造商可以完全消除扩散的风险。这种方法可以在不增加额外保护步骤的情况下，保持半导体陶瓷的化学完整性。
金属化阻挡层
如果未使用无银合金，则必须对陶瓷表面进行改性。这包括在钎焊前应用金属化层。该层充当物理扩散阻挡层，防止银原子接触和渗透敏感的半导体材料。
理解权衡
工艺简易性与组件设计
在这些解决方案之间进行选择，需要在制造复杂性方面进行权衡。使用无银合金通过消除阻挡层需求来简化工艺，但会限制您对钎料材料的选择。
风险管理
依赖金属化层允许使用更广泛的钎料，但会引入潜在的单点故障。如果在组装过程中阻挡层不完美或损坏，则会发生银扩散，从而导致上述相同的退化机制。
为您的目标做出正确选择
为确保您的热电发电机的寿命和效率，您必须选择一种符合您特定材料限制的连接策略。
- 如果您的主要关注点是工艺效率：优先使用无银活性钎料，以消除对复杂阻挡层沉积步骤的需求。
- 如果您的主要关注点是材料灵活性：实施一个强大的金属化层作为扩散阻挡层，允许使用标准的含银合金，而不会影响陶瓷。
最终，保护半导体的电化学计量是 TEG 组件可靠性中最关键的因素。
总结表：
| 特性 | 无银活性钎焊 | 金属化阻挡层 |
|---|---|---|
| 主要机制 | 从源头消除银 | 创建物理阻挡层 |
| 材料完整性 | 保持陶瓷化学计量 | 保护陶瓷免受银原子侵害 |
| 工艺复杂性 | 低（单步连接） | 高（需要预金属化） |
| 风险等级 | 最低（不可能扩散） | 中等（如果阻挡层太薄则会失效） |
| 最适合 | 工艺效率与简易性 | 使用更广泛的合金 |
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参考文献
- Jian Feng, Antonio Hurtado. Active Brazing for Energy Devices Sealing. DOI: 10.3390/jeta2010001
本文还参考了以下技术资料 Kintek Furnace 知识库 .
