電流引線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的電流引線包括：與設(shè)置于低溫部的超導(dǎo)應(yīng)用設(shè)備連接的低溫側(cè)電極；與設(shè)置于常溫部的外部設(shè)備連接的常溫側(cè)電極；以及在一個(gè)面接合有所述低溫側(cè)電極且在另一個(gè)面接合有常溫側(cè)電極的珀耳帖元件，該電流引線將超導(dǎo)應(yīng)用設(shè)備和外部設(shè)備連接，其中，在珀耳帖元件的與低溫側(cè)電極、常溫側(cè)電極之間的接合面形成有5～40μm厚的Ni鍍層，在低溫側(cè)電極、常溫側(cè)電極的與珀耳帖元件之間的接合面形成有5～40μm厚的Ag鍍層，將珀耳帖元件、低溫側(cè)電極、以及常溫側(cè)電極以使Ni鍍層和Ag鍍層相對(duì)的方式而配置，珀耳帖元件、低溫側(cè)電極、以及常溫側(cè)電極具有進(jìn)行了焊錫接合的結(jié)構(gòu)。
【專利說(shuō)明】電流引線【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及將設(shè)置于低溫部的超導(dǎo)應(yīng)用設(shè)備和設(shè)置于常溫部的外部設(shè)備連接的電流引線，特別地，涉及使用熱電變換元件的熱電冷卻型的電流引線。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，在超導(dǎo)電纜或超導(dǎo)磁鐵等利用超導(dǎo)的超導(dǎo)應(yīng)用設(shè)備的領(lǐng)域，面向?qū)嵱没难芯?、開發(fā)正在盛行。一般地，超導(dǎo)應(yīng)用設(shè)備設(shè)置于低溫部(低溫容器)，通過電流引線與設(shè)置于常溫部的外部設(shè)備(例如，電源)連接。
[0003]由于在極低溫環(huán)境下運(yùn)行超導(dǎo)應(yīng)用設(shè)備，因此，低溫部的絕熱性極其重要。若低溫部的絕熱性差，侵入到低溫部的熱量多，則超導(dǎo)應(yīng)用設(shè)備的冷卻效率降低，從而用于維持超導(dǎo)狀態(tài)的冷卻成本增加，根據(jù)情況不同，有可能不能使超導(dǎo)應(yīng)用設(shè)備運(yùn)行。作為熱量向該低溫部侵入的路徑，可以認(rèn)為是在低溫容器中進(jìn)行傳熱的路徑、或在電流引線中進(jìn)行傳熱的路徑。
[0004]作為用于防止熱量經(jīng)由低溫容器侵入的方法，已知有具有容納液體氮等制冷劑及超導(dǎo)應(yīng)用設(shè)備的制冷劑槽、和設(shè)置于制冷劑槽的外側(cè)的真空槽的雙層結(jié)構(gòu)的低溫容器。根據(jù)該低溫容器，通過真空絕熱減少了熱量向低溫部的侵入。
[0005]作為用于防止熱量經(jīng)由電流引線侵入的方法，提出了使用氧化物超導(dǎo)體的超導(dǎo)電流引線(例如，專利文獻(xiàn)I~3)。氧化物超導(dǎo)體與金屬導(dǎo)體相比，電阻小，且熱傳導(dǎo)率小(銅的數(shù)十分之一)，因此，在超導(dǎo)電流引線中沒有焦耳熱產(chǎn)生，向低溫部的傳熱量也極小。因此，通過超導(dǎo)電流引線，減少了熱量的向低溫部的侵入。
[0006]但是，在采用超導(dǎo)電流引線的情況下，存在以下問題:為了能夠維持電流引線的超導(dǎo)狀態(tài)，必須設(shè)置冷卻設(shè)備，冷卻成本增大。
[0007]因此，作為用于防止熱量經(jīng)由電流引線侵入的其他方法，提出了利用熱電變換元件(以下，珀耳帖(Peltier)元件)的熱電冷卻型電流引線(例如，專利文獻(xiàn)4)。在熱電冷卻型電流引線中，通過珀耳帖元件將與低溫部的超導(dǎo)應(yīng)用設(shè)備連接的電極(低溫側(cè)電極)和與常溫部的外部設(shè)備連接的電極(常溫側(cè)電極)連接起來(lái)(參照?qǐng)D1)。具體而言，利用焊錫將低溫側(cè)電極與珀耳帖元件的一個(gè)端面接合，同樣地，利用焊錫將珀耳帖元件的另一個(gè)端面與常溫側(cè)電極接合。以下，在不區(qū)別低溫側(cè)電極和常溫側(cè)電極的情況下，簡(jiǎn)稱為電極。
[0008]珀耳帖元件具有在通電時(shí)從一端側(cè)吸熱，從另一端側(cè)散熱的功能。珀耳帖元件例如由BiTe (鉍碲)系的化合物半導(dǎo)體構(gòu)成。在珀耳帖元件由P型半導(dǎo)體構(gòu)成的情況下，在電流的流入側(cè)發(fā)生吸熱現(xiàn)象，在流出側(cè)發(fā)生放熱現(xiàn)象。相反地，在珀耳帖元件由η型半導(dǎo)體構(gòu)成的情況下，在電流的流入側(cè)發(fā)生放熱現(xiàn)象，在流出側(cè)發(fā)生吸熱現(xiàn)象。因此，通過根據(jù)熱電冷卻型電流引線中的通電方向，使用利用P型半導(dǎo)體或η型半導(dǎo)體構(gòu)成的珀耳帖元件，能夠在通電時(shí)使熱量從低溫部向常溫部移動(dòng)，因此減少了熱量的向低溫部的侵入。
[0009]此外，電極一般由純度99.99%以上的無(wú)氧銅(OFC:0xygen_Free Copper)構(gòu)成。[0010]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0011]專利文獻(xiàn)
[0012]專利文獻(xiàn)1:日本特開平7-283023號(hào)公報(bào)
[0013]專利文獻(xiàn)2:日本特開平9-153407號(hào)公報(bào)
[0014]專利文獻(xiàn)3:日本特開平8-273922號(hào)公報(bào)
[0015]專利文獻(xiàn)4:日本特開2004-6859號(hào)公報(bào)
[0016]專利文獻(xiàn)5:日本特表2005-538246號(hào)公報(bào)
[0017]專利文獻(xiàn)6:日本特開2003-110154號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]發(fā)明要解決的問題
[0019]然而，在對(duì)珀耳帖元件和電極進(jìn)行焊錫接合時(shí)，若電極表面氧化，則有可能生成氧化物層(絕緣層)，或者，有可能在接合面產(chǎn)生凹凸或微小的空隙等缺陷，導(dǎo)致熱傳導(dǎo)性的下降和電阻的增大。因此，以往，通過在電極表面(與珀耳帖元件之間的接合面)涂敷助焊劑(flux)來(lái)防止電極表面氧化。另外，作為防止金屬表面氧化的技術(shù)，有預(yù)先在金屬表面形成Ag等金屬被膜的方法(例如，專利文獻(xiàn)5)。
[0020]另外，在對(duì)由BiTe系半導(dǎo)體構(gòu)成的珀耳帖元件和電極進(jìn)行焊錫接合時(shí)，焊錫中的Sn和珀耳帖元件中的Te發(fā)生反應(yīng)，有可能由于該焊錫反應(yīng)層而使珀耳帖元件的特性劣化。因此，一般，在珀耳帖元件的與電極之間的接合面預(yù)先實(shí)施Ni等的涂鍍(例如，專利文獻(xiàn)6)。
[0021]但是，已知適用專利文獻(xiàn)5、6記載的技術(shù)的熱電冷卻型的電流引線的特性隨著時(shí)間而下降。即，若利用專利文獻(xiàn)5、6記載的技術(shù)，則能夠?qū)崿F(xiàn)牢固的焊錫接合，但是，在對(duì)于熱電冷卻型的電流引線的適用上，需要進(jìn)一步地進(jìn)行改進(jìn)。
[0022]本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，其目的在于，能夠提供具有穩(wěn)定的特性的、可罪性聞的電流引線，并且提供能夠提聞制造時(shí)的生廣率的電流引線。
[0023]解決問題的方案
[0024]本發(fā)明的電流引線包括:與設(shè)置于低溫部的超導(dǎo)應(yīng)用設(shè)備連接的低溫側(cè)電極；與設(shè)置于常溫部的外部設(shè)備連接的常溫側(cè)電極；以及在一個(gè)面接合有所述低溫側(cè)電極且在另一個(gè)面接合有所述常溫側(cè)電極的珀耳帖元件，該電流引線將所述超導(dǎo)應(yīng)用設(shè)備和所述外部設(shè)備連接，其特征在于，在所述珀耳帖元件的與所述低溫側(cè)電極、所述常溫側(cè)電極之間的接合面形成有5?40 μ m厚的Ni鍍層，在所述低溫側(cè)電極、所述常溫側(cè)電極的與所述珀耳帖元件之間的接合面形成有5?40 μ m厚的Ag鍍層，將所述珀耳帖元件、所述低溫側(cè)電極、以及所述常溫側(cè)電極以使所述Ni鍍層和所述Ag鍍層相對(duì)的方式配置，并且具有將所述珀耳帖元件、所述低溫側(cè)電極、以及所述常溫側(cè)電極進(jìn)行了焊錫接合的結(jié)構(gòu)。
[0025]發(fā)明效果
[0026]根據(jù)本發(fā)明，利用形成于珀耳帖元件表面的Ni鍍層防止了焊錫反應(yīng)層的形成，利用形成于電極表面的Ag鍍層防止了電極表面的氧化，因此，實(shí)現(xiàn)了牢固的焊錫接合。另外，由于以最佳的厚度形成Ni鍍層、Ag鍍層，所以也不會(huì)使電流引線的特性隨著時(shí)間下降。因此，能夠提供具有穩(wěn)定的特性的可靠性高的電流引線，并且能夠提高制造時(shí)的生產(chǎn)率?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1是表示以往的熱電冷卻型電流引線的具體結(jié)構(gòu)的圖。
[0028]圖2是表示一例使用了本發(fā)明一實(shí)施方式的電流引線的超導(dǎo)磁鐵裝置的圖。
[0029]圖3是表示實(shí)施方式的電流引線的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖。
[0030]圖4是詳細(xì)地表示焊錫接合部的圖。
[0031]圖5是表示本發(fā)明的其他實(shí)施方式的電流引線的圖。
[0032]符號(hào)說(shuō)明:
[0033]I 超導(dǎo)磁鐵裝置
[0034]10電流引線
[0035]11超導(dǎo)線圈
[0036]12 電源
[0037]13低溫容器
[0038]101珀耳帖元件
[0039]102低溫側(cè)電極
[0040]103常溫側(cè)電極
[0041]104螺旋彈簧
[0042]105柔性導(dǎo)體
[0043]106保護(hù)管
[0044]107低溫側(cè)固定螺栓
[0045]108常溫側(cè)固定螺栓
[0046]109低溫側(cè)固定板
[0047]110常溫側(cè)固定板
[0048]111連結(jié)墊片
[0049]112均壓板
[0050]B 接合部
【具體實(shí)施方式】
[0051]以下，基于附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。
[0052]圖2是表示使用了本發(fā)明一實(shí)施方式的電流引線的超導(dǎo)磁鐵裝置的圖。
[0053]如圖2所示，超導(dǎo)磁鐵裝置I包括:設(shè)置于低溫部的超導(dǎo)線圈11 ;設(shè)置于常溫部的電源12 ;以及將電源12和超導(dǎo)線圈11電連接的兩個(gè)電流引線10。在區(qū)別兩個(gè)電流引線10的情況下，稱為電流引線10A、10B。
[0054]超導(dǎo)線圈11例如設(shè)置于具有真空絕熱結(jié)構(gòu)的低溫容器13內(nèi)，利用液體氦被冷卻。電源12通過電流引線10提供對(duì)超導(dǎo)線圈11進(jìn)行勵(lì)磁所需的電流。
[0055]電流引線10是具有作為熱電變換元件的珀耳帖元件101的熱電冷卻型的電流引線。在珀耳帖元件101的一個(gè)面接合有與超導(dǎo)線圈11連接的低溫側(cè)電極102，在另一個(gè)面接合有與電源12連接的常溫側(cè)電極103。對(duì)于低溫側(cè)電極102、常溫側(cè)電極103，從電阻方面考慮，希望Cu含量為90重量％以上，例如，由純度99.99%以上的無(wú)氧銅構(gòu)成。[0056]分別通過焊接將珀耳帖元件101與低溫側(cè)電極102、珀耳帖元件101與常溫側(cè)電極103接合。作為在這種情況下使用的焊錫，從耐熱性方面考慮，優(yōu)選使用Sn含量為90?99重量％的Sn-Ag-Cu (所謂的無(wú)鉛焊錫)。關(guān)于對(duì)珀耳帖元件101和低溫側(cè)電極102、常溫側(cè)電極103進(jìn)行焊錫接合的方法，將后述。
[0057]珀耳帖元件101例如由BiTe系、BiTeSb系、或BiSb系的化合物半導(dǎo)體構(gòu)成。特別地，從熱電變換效率方面考慮，優(yōu)選是Te含量為5?50重量％的BiTe系半導(dǎo)體或BiTeSb系半導(dǎo)體。在適用BiTe系半導(dǎo)體或BiTeSb系半導(dǎo)體的情況下，在從常溫到200K附近的溫度范圍，得到良好的冷卻能力。另外，在適用BiSb系半導(dǎo)體的情況下，在從200K附近到液體氮溫度(77K)附近的溫度范圍，得到良好的冷卻能力。
[0058]另外，對(duì)于珀耳帖元件101，優(yōu)選使用將成分調(diào)整成在室溫以下的低溫性能指數(shù)ζ(= α2/(κ P), α:塞貝克(Seebeck)系數(shù)、κ:熱傳導(dǎo)率、P:比電阻)的值為最大的半導(dǎo)體。
[0059]作為與電源12的正極側(cè)連接的電流引線IOA的珀耳帖元件101適用η型半導(dǎo)體，作為與負(fù)極側(cè)連接的電流引線IOB的珀耳帖元件101適用P型半導(dǎo)體。例如，對(duì)于BiTe系半導(dǎo)體的通電型，通過添加SbI3而控制為η型,通過添加PbI3而控制為ρ型。另外,通過將構(gòu)成元素的量從化學(xué)計(jì)量比稍微偏離，也能夠控制BiTe系半導(dǎo)體的通電型。
[0060]在哪個(gè)電流引線10Α、IOB中，都是在珀耳帖元件101的低溫側(cè)發(fā)生吸熱現(xiàn)象，在常溫側(cè)發(fā)生放熱現(xiàn)象。即，在珀耳帖元件101中，通電時(shí)熱量從低溫側(cè)向常溫側(cè)移動(dòng)，因此，能夠減少熱量的向低溫部的侵入，并且，能夠有效地將超導(dǎo)線圈11冷卻。
[0061]圖3是表示實(shí)施方式的電流引線10的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖。
[0062]如圖3所示，在電流引線10中，通過焊接在珀耳帖元件101的一個(gè)面接合有低溫側(cè)電極102，通過焊接在另一個(gè)面接合有常溫側(cè)電極103。
[0063]在此，常溫側(cè)電極103被分割成兩個(gè)部件(稱為第一常溫側(cè)電極103a、第二常溫側(cè)電極103b)。而且，第一常溫側(cè)電極103a和第二常溫側(cè)電極103b通過具有撓性的柔性導(dǎo)體105相互連接。柔性導(dǎo)體105例如由平針編織的銅線構(gòu)成。柔性導(dǎo)體105吸收在電流引線10、特別是在由珀耳帖元件101、低溫側(cè)電極102、常溫側(cè)電極103構(gòu)成的接合部B產(chǎn)生的彎曲和變形。
[0064]在圓盤狀的常溫側(cè)固定板110的中央部形成有開口(圖示略)，在該開口插入嵌裝有第一常溫側(cè)電極103a。在第一常溫側(cè)電極103a，通過形成直徑比常溫側(cè)固定板110的開口的直徑大的凸緣等，從而在常溫側(cè)固定板110插入嵌裝了第一常溫側(cè)電極103a的狀態(tài)下，第一常溫側(cè)電極103a不會(huì)脫落。在常溫側(cè)固定板110的周邊部形成有多個(gè)(例如，等間隔的四個(gè))插通孔，在該插通孔插入有常溫側(cè)固定螺栓108。而且，通過在連結(jié)墊片111的一端側(cè)將常溫側(cè)固定螺栓108擰緊，從而將第一常溫側(cè)電極103a固定。
[0065]低溫側(cè)電極102的固定方式也幾乎與第一常溫側(cè)電極103a的固定方式相同。即，在圓盤狀的低溫側(cè)固定板109的中央部形成有開口(圖示略)，在該開口插入嵌裝有低溫側(cè)電極102。在低溫側(cè)電極102，通過形成直徑比低溫側(cè)固定板109的開口的直徑大的凸緣等，從而在低溫側(cè)固定板109插入了低溫側(cè)電極102的狀態(tài)下，低溫側(cè)電極102不會(huì)脫落。在低溫側(cè)固定板109的周邊部形成有多個(gè)(例如，等間隔的四個(gè))插通孔，在該插通孔插入有低溫側(cè)固定螺栓107。而且，通過在連結(jié)墊片111的另一端側(cè)將低溫側(cè)固定螺栓107擰緊，從而將低溫側(cè)電極102固定。
[0066]這樣，以由低溫側(cè)固定板109和常溫側(cè)固定板110夾持的狀態(tài)，將由珀耳帖元件
101、低溫側(cè)電極102、第一常溫側(cè)電極103a構(gòu)成的接合部B固定。
[0067]另外，在低溫側(cè)固定螺栓107的頭部和低溫側(cè)固定板109之間插裝有作為施力部件的螺旋彈簧104。隨著將低溫側(cè)固定螺栓107擰緊在連結(jié)墊片111，螺旋彈簧104被壓縮而產(chǎn)生作用力，因此，借助于低溫側(cè)固定板109在接合部B施加了規(guī)定的壓力。S卩，通過調(diào)整低溫側(cè)固定螺栓107向連結(jié)墊片111的緊入量，能夠適當(dāng)?shù)卣{(diào)整施加于接合部B的壓力。
[0068]作為螺旋彈簧104，適用伴隨將低溫側(cè)固定螺栓107在連結(jié)墊片111擰緊而在接合部B施加0.3?17.0MPa的壓力的螺旋彈簧。
[0069]另外，在將多個(gè)低溫側(cè)固定螺栓107在連結(jié)墊片111擰緊時(shí)，低溫側(cè)固定螺栓107借助于與低溫側(cè)固定板109具有相同形狀的均壓板112將螺旋彈簧104壓縮，以使在螺旋彈簧104產(chǎn)生的作用力均勻地傳遞到低溫側(cè)固定板109。
[0070]進(jìn)而，在由珀耳帖元件101、低溫側(cè)電極102、第一常溫側(cè)電極103a構(gòu)成的接合部B的外周設(shè)置有圓筒狀的保護(hù)管106。保護(hù)管106是在設(shè)置電流引線10時(shí)等作用了意想不到的外力時(shí)，直接承受該外力的增強(qiáng)部件。
[0071]作為保護(hù)管106，優(yōu)選是將玻璃纖維混入塑料中來(lái)提高強(qiáng)度的玻璃纖維增強(qiáng)塑料(GFRP:Glass Fiber Reinforced Plastics)制。通過使用 GFRP 制的保護(hù)管 106,能夠切斷來(lái)自外部的熱量流入，因此，能夠防止由保護(hù)管106覆蓋的內(nèi)部的結(jié)構(gòu)體的溫度上升、以及伴隨其的設(shè)備損傷、劣化。
[0072]在制作電流引線10時(shí)，首先，在將低溫側(cè)電極102、第一常溫側(cè)電極103a如上述那樣固定后，將低溫側(cè)電極102向螺旋彈簧104被壓縮的方向推回。接著，在低溫側(cè)電極102和第一常溫側(cè)電極103a之間插裝規(guī)定厚度的固體焊錫，并配置珀耳帖元件101。
[0073]這時(shí)，如圖4所示，對(duì)珀耳帖元件101、低溫側(cè)電極102、第一常溫側(cè)電極103a預(yù)先實(shí)施規(guī)定的涂鍍處理。
[0074]具體而言，在珀耳帖元件101的兩端面(與低溫側(cè)電極102、第一常溫側(cè)電極103a之間的接合面)形成了 Ni鍍層。若Ni鍍層的厚度不到5μ，則由BiTe系半導(dǎo)體構(gòu)成的珀耳帖元件101和焊錫發(fā)生反應(yīng)而形成焊錫反應(yīng)層，成為使珀耳帖元件101的特性劣化的主要原因。另外，若Ni鍍層的厚度超過40 μ m，則需要長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行電鍍工序，所以生產(chǎn)率下降，而且珀耳帖元件101的特性也下降。因此，優(yōu)選Ni鍍層的厚度為5?40 μ m。
[0075]另外，在低溫側(cè)電極102、第一常溫側(cè)電極103a的一個(gè)端面(與珀耳帖元件101之間的接合面)形成有Ag鍍層。若Ag鍍層的厚度不到5μ，則由無(wú)氧銅構(gòu)成的低溫側(cè)電極
102、第一常溫側(cè)電極103a在焊錫接合時(shí)發(fā)生氧化，而成為使珀耳帖元件101的特性劣化的主要原因。另外，若Ag鍍層的厚度超過40 μ m,則需要長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行電鍍工序，因此生產(chǎn)率下降，而且珀耳帖元件101的特性也下降。因此，優(yōu)選Ag鍍層的厚度為5?40 μ m。
[0076]此外，對(duì)于針對(duì)珀耳帖元件101的鍍N1、以及針對(duì)低溫側(cè)電極102、第一常溫側(cè)電極103a的鍍Ag,可以適用電鍍、化學(xué)鍍(electroless plating)等公知的技術(shù),但是,為了形成5?40 μ m的涂鍍厚度，從質(zhì)量方面考慮，優(yōu)選使用電鍍。
[0077]而且，對(duì)低溫側(cè)固定螺栓107向連結(jié)墊片111緊入的緊入量進(jìn)行調(diào)整，以使施加于接合部B的壓力為0.3MPa以上。這是因?yàn)?，若以施加于接合部B的壓力小于0.3MPa的狀態(tài)進(jìn)行焊錫接合，則有可能在接合面產(chǎn)生凹凸或微小的空隙等缺陷，熱傳導(dǎo)性下降，并且電阻增大。在該狀態(tài)下，升溫到焊錫的溶融溫度(大約250°C )，保持規(guī)定時(shí)間。
[0078]這樣，在本實(shí)施方式中，在制造電流引線10時(shí)，在珀耳帖元件101的與低溫側(cè)電極102、常溫側(cè)電極103之間的接合面形成5?40 μ m厚的Ni鍍層。另外，在低溫側(cè)電極102、第一常溫側(cè)電極103a的與珀耳帖元件101之間的接合面形成5?40 μ m厚的Ag鍍層。而且，以使Ni鍍層和Ag鍍層相對(duì)的方式，配置珀耳帖元件101、低溫側(cè)電極102、和第一常溫側(cè)電極103a，來(lái)對(duì)它們進(jìn)行焊錫接合。
[0079]由于在珀耳帖元件101的兩端面形成了 Ni鍍層，所以，能夠防止形成焊錫反應(yīng)層。另外，由于在低溫側(cè)電極102、第一常溫側(cè)電極103a的表面形成了 Ag鍍層，所以能夠防止電極表面氧化。因此，形成了沒有缺陷的質(zhì)量穩(wěn)定的焊錫層，珀耳帖元件101、低溫側(cè)電極102、第一常溫側(cè)電極103a被牢固地接合。
[0080]另外，由于以最佳的厚度形成了 Ni鍍層、Ag鍍層，所以，電流引線10的特性不會(huì)隨著時(shí)間而下降。因此，能夠制造具有穩(wěn)定的特性的、可靠性高的電流引線10，并且能夠提高制造時(shí)的生產(chǎn)率。
[0081][實(shí)施例]
[0082]在實(shí)施例中，改變?cè)阽甓?01的兩端面形成的Ni鍍層的厚度、和在低溫側(cè)電極102、第一常溫側(cè)電極103a的一個(gè)端面形成的Ag鍍層的厚度，制作了多個(gè)電流引線10。這時(shí)，將Ni鍍層和Ag鍍層的厚度設(shè)定為，雙方的厚度在5?40 μ m的范圍內(nèi)。另外，將各試驗(yàn)片中的Ni鍍層和Ag鍍層設(shè)為同等厚度。而且，使用所制作的多個(gè)電流引線10進(jìn)行針對(duì)熱過程的評(píng)價(jià)。使用F40顯微鏡式膜厚測(cè)定系統(tǒng)(Filmetrics’Inc.(株)制)測(cè)定鍍層厚度。
[0083]此外，實(shí)施例中，利用單個(gè)部件構(gòu)成常溫側(cè)電極103，也省略了保護(hù)管106以及柔性導(dǎo)體105。
[0084]具體而言，作為珀耳帖元件101,使用截面形狀為IOmmX IOmm的正方形的、厚度為4mm的BiTeSb化合物半導(dǎo)體元件。在珀耳帖元件101的與低溫側(cè)電極102之間的接合面、及與常溫側(cè)電極103之間的接合面形成了 Ni電鍍層。
[0085]作為低溫側(cè)電極102、常溫側(cè)電極103，使用截面形狀為IOmmXlOmm的正方形的、長(zhǎng)度為約IOOmm的無(wú)氧銅。在低溫側(cè)電極102及常溫側(cè)電極103的與珀耳帖元件101之間的接合面形成了 Ag電鍍層。
[0086]對(duì)于Ni鍍層、Ag鍍層的厚度，在實(shí)施例1中大約為7 μ m，在實(shí)施例2中大約為18 μ m,在實(shí)施例3中大約為27 μ m,在實(shí)施例4中大約為32 μ m,在實(shí)施例5中大約為38 μ m。
[0087]如實(shí)施方式中說(shuō)明的那樣，在珀耳帖元件101與低溫側(cè)電極102之間、以及在珀耳帖元件101與常溫側(cè)電極103之間，插入厚度為50 μ m的由Sn-Ag-Cu合金構(gòu)成的固體焊錫，對(duì)低溫側(cè)固定螺栓107向連結(jié)墊片111的緊入量進(jìn)行了調(diào)整，以使對(duì)接合部B施加適度的壓力(例如，0.6MPa)。
[0088]然后，在該狀態(tài)下，升溫至250°C并保持60min，對(duì)珀耳帖元件101與低溫側(cè)電極
102、以及對(duì)珀耳帖元件101與常溫側(cè)電極103進(jìn)行焊錫接合，制作出最大允許電流為100A的電流引線10。
[0089]使用所制作的電流引線10，首先，利用直流4端子法測(cè)定接合部B的室溫下的電阻(初始值)。
[0090]接著，對(duì)電流引線10通直流電流，調(diào)整電流值，以使珀耳帖元件101的兩端的溫度差為100°C以上。使用設(shè)置于低溫側(cè)電極102、常溫側(cè)電極103的珀耳帖元件101附近部位的熱電偶，對(duì)珀耳帖元件101兩端的溫度進(jìn)行了測(cè)定。
[0091]在保持具有該溫度差的狀態(tài)10分鐘后，使通電中止，并放置于大氣中，冷卻至接合部B的溫度成為室溫為止。然后，對(duì)電流引線10重復(fù)該熱過程50次(熱過程試驗(yàn))。
[0092]利用直流4端子法測(cè)定熱過程試驗(yàn)后的接合部B在室溫下的電阻，并與初始值比較，由此進(jìn)行針對(duì)電流引線10的熱過程的評(píng)價(jià)。另外，對(duì)熱過程試驗(yàn)后的接合部B的外觀進(jìn)行了觀察。
[0093]將實(shí)施例的電流引線10的結(jié)構(gòu)、及評(píng)價(jià)結(jié)果表示于表1。
[0094]表1:
[0095]
【權(quán)利要求】
1.一種電流引線，包括: 與設(shè)置于低溫部的超導(dǎo)應(yīng)用設(shè)備連接的低溫側(cè)電極； 與設(shè)置于常溫部的外部設(shè)備連接的常溫側(cè)電極；以及 在一個(gè)面接合有所述低溫側(cè)電極且在另一個(gè)面接合有所述常溫側(cè)電極的珀耳帖元件， 該電流弓I線將所述超導(dǎo)應(yīng)用設(shè)備和所述外部設(shè)備連接， 其特征在于， 在所述珀耳帖元件的與所述低溫側(cè)電極、所述常溫側(cè)電極之間的接合面形成有5?40 μ m厚的鎳鍍層， 在所述低溫側(cè)電極、所述常溫側(cè)電極的與所述珀耳帖元件之間的接合面形成有5?40 μ m厚的銀鍍層， 將所述珀耳帖元件、所述低溫側(cè)電極、以及所述常溫側(cè)電極以使所述鎳鍍層和所述銀鍍層相對(duì)的方式配置，并且具有將所述珀耳帖元件、所述低溫側(cè)電極、以及所述常溫側(cè)電極進(jìn)行了焊錫接合的結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的電流引線，其特征在于， 所述銀鍍層以及所述鎳鍍層的厚度為5?30 μ m。
3.如權(quán)利要求2所述的電流引線，其特征在于， 所述銀鍍層以及所述鎳鍍層的厚度為5?25 μ m。
4.如權(quán)利要求1所述的電流引線，其特征在于， 用于所述焊錫接合的焊錫的錫含量為90?99重量％。
5.如權(quán)利要求1所述的電流引線，其特征在于， 所述拍耳帖元件含有5?50重量％的締， 所述低溫側(cè)電極以及所述常溫側(cè)電極含有90重量％以上的銅。
【文檔編號(hào)】H02G15/34GK103931068SQ201280054742
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月14日
【發(fā)明者】山口作太郎, 浜邊誠(chéng), 引地康雄, 菅根秀夫, 箕輪昌啓 申請(qǐng)人:昭和電線電纜系統(tǒng)株式會(huì)社