Войти
Ультразвуковая пайка представляет собой флюс -без пайка процесс, который использует ультразвуковую энергию, без необходимости использования химикатов для пайки материалов, таких как стекло, керамика и композиты, har d для пайки металлов и других чувствительных компонентов, которые нельзя паять обычными средствами. Ультразвуковая (U / S) пайка как процесс пайки без флюса находит все более широкое применение при пайке металлов и керамики из солнечной фотоэлектрической энергии и медицинских сплавов с памятью формы к специализированным электронным и сенсорным блокам. Пайка U / S известна с 1955 года как метод пайки алюминия и других металлов без использования флюса.
Ультразвуковая пайка - это процесс, совершенно отличный от ультразвуковой сварки. Ультразвуковая сварка использует ультразвуковую энергию для соединения деталей без добавления какого-либо присадочного материала, в то время как при обычной пайке используется внешний нагрев для плавления присадочных материалов, а именно припоев, для образования соединения. Ультразвуковая пайка может выполняться с помощью специального паяльника или специального припоя. В любом случае процесс может быть автоматизирован для крупномасштабного производства или может выполняться вручную для прототипирования или ремонтных работ. Первоначально пайка U / S была направлена на соединение алюминия и других металлов; однако с появлением активных припоев теперь можно паять гораздо более широкий спектр металлов, керамики и стекла.
Ультразвуковая пайка использует либо нагретые ультразвуком наконечники паяльника (0,5–10 мм), либо ванны для пайки с ультразвуковой связью, как упомянуто выше. В этих устройствах пьезоэлектрические кристаллы используются для генерации высокочастотных (20-60 кГц) акустических волн в расплавленных слоях припоя или партии, чтобы механически разрушать оксиды, образующиеся на расплавленных поверхностях припоя.. Наконечники для паяльников U / S также соединены с нагревательным элементом, в то время как пьезоэлектрический кристалл термически изолирован, чтобы предотвратить повреждение пьезоэлектрического элемента. Жала ультразвукового паяльника могут нагреваться (до 450 ° C) при механических колебаниях с частотой 20-60 кГц. Это паяльное жало может плавить припой, так как в ванне с расплавленным припоем возникают акустические колебания. Вибрация и кавитация в расплавленном припое затем позволяют припоям смачиваться и прилипать ко многим металлическим поверхностям.
Акустическая энергия, создаваемая наконечником припоя или ультразвуковым припоем, работает через кавитацию расплавленного припоя, которая механически разрушает оксидные слои на самих слоях припоя и на соединяемых металлических поверхностях.
Кавитация в ванне расплавленного припоя может быть очень эффективной для разрушения оксидов на многих металлах, однако она неэффективна при пайке керамики и стекла, поскольку они сами являются оксидами или другим неметаллическим соединением, которое не может быть нарушены, поскольку они являются основными материалами. В случаях непосредственной пайки стекла и керамики присадочные металлы для ультразвуковой пайки необходимо модифицировать активными элементами, такими как In, Ti, Hf, Zr и редкоземельные элементы (Ce, La и Lu). Припои, сплавленные с этими элементами, называются «активными припоями », так как они непосредственно воздействуют на стеклянные / керамические поверхности, создавая связь.
Использование ультразвуковой пайки расширяется, поскольку чистые и не содержащие флюса в сочетании с активными припоями, предназначенными для соединения сборок, где либо коррозионный флюс может задерживаться, либо иным образом нарушать работу или загрязнять чистую производственную среду, либо соединяются разнородные материалы / металлы / керамика / стекло. Чтобы обеспечить эффективное прилипание к поверхностям, необходимо разрушить собственный оксид активного припоя, образующийся при плавлении, и хорошо подходит ультразвуковое перемешивание.
В тех случаях, когда площадь паяного соединения небольшая или небольшая, пайка U / S с использованием наконечников 1-10 мм может быть очень эффективной, поскольку объем расплавленного металла невелик и может эффективно перемешиваться Паяльные жала U / S 1-10 мм. На рисунках в этой статье показано паяльное оборудование U / S (источник питания и наконечники для паяльников) и нанесение припоя на стекло с использованием наконечников для паяльников U / S. В других приложениях для склеивания больших поверхностей используются широкие нагретые наконечники U / S для распределения и смачивания активных припоев на больших алюминиевых поверхностях (и применимо к другим металлическим, керамическим и стеклянным поверхностям).
