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通過超聲波電烙鐵與超聲波浸焊設備進行焊接與鍍錫
閱讀：1755 發(fā)布時間：2021-3-12
超聲波錫焊是一種幾乎無助焊劑焊接的過程，使用超聲波能量，而不需要化學品焊料材料?？梢詫崿F如玻璃，陶瓷和復合材料，難以焊接金屬和不能使用常規(guī)的裝置焊接。超聲波錫焊作為一種無助焊劑的焊接工藝，正越來越多地應用于從太陽能光伏電池和醫(yī)療形狀記憶合金到電子和傳感器封裝的金屬和陶瓷的焊接中。
超聲波錫焊是與普通錫焊方式明顯不同的焊接方式。超聲波錫焊使用超聲波能量來連接零件而無需添加任何填充材料，而普通焊接使用外部加熱來熔化填充金屬材料（例如焊料）以形成接頭。超聲波錫焊可以使用烙鐵或錫鍋進行。無論哪種情況，該過程都可以自動化進行大規(guī)模生產，也可以手工完成以進行原型制作或維修工作。
超聲波錫焊設備
超聲波錫焊使用如上所述的超聲電烙鐵或超聲波浸焊設備。在這些設備中，壓電晶體用于在熔融焊料層或批量中產生高頻（20 – 60 kHz）聲波，以機械方式破壞熔融焊料表面上形成的氧化物。超聲波電烙鐵的烙頭也連接到加熱元件為了防止壓電元件的劣化，將壓電晶體熱隔離。超聲波電烙鐵
超聲波電烙鐵在以20 – 60 kHz的頻率進行機械振蕩時會發(fā)熱（450°C）。當在熔化的焊料池中引起聲振動時，該焊接頭可以熔化焊料金屬。然后，熔融焊料中的振動和氣蝕使焊料潤濕并粘附到許多金屬表面上。焊嘴產生的聲能通過熔化的焊料的空化作用而起作用，這會機械性地破壞焊料層本身和被連接的金屬表面上的氧化層。 傳統(tǒng)電烙鐵沒有超聲波能量的幫助，無法破壞焊料與金屬表面的氧化層，這也會導致烙鐵在焊接過程中出現焊接不牢的情況。此外，傳統(tǒng)電烙鐵需要在錫焊過程中使用助焊劑，這也會影響焊接的效果。超聲波浸焊設備
超聲波浸焊產生的空化作用對破壞許多金屬上的氧化物非常有效，但是，在焊接到陶瓷和玻璃上時無效，因為它們本身是氧化物或其他非金屬化合物，因為它們是基礎，因此無法破壞材料。在直接焊接到玻璃和陶瓷的情況下，需要使用In，Ti，Hf，Zr和稀土元素（Ce，La和Lu）等活性元素對超聲波焊接的填充金屬進行改性。與這些元素合金化的焊料被稱為“活性焊料”，因為它們直接作用于玻璃與陶瓷表面以形成粘結。
玻璃和陶瓷由于本身就以氧化物的形式存在，用以往的錫焊裝置難以完成接合。超聲波的空洞效應產生的空洞在崩潰的瞬間吸收氧氣的同時還會釋放出熱能。有人認為，有效利用這一能量，以在熔融狀態(tài)下親氧性很強的金屬元素吸收的氧為載體，可在玻璃等表面形成共價鍵。在超聲波的振動下，熔融焊錫得到充分攪拌、錫焊界面的錫料更容易吸收氧氣，繼而可能形成更加牢固的共價鍵。而且，與普通焊錫相比，其幾何性質、化學性質和接合強度都毫不遜色。