Ультразвуковая пайка

Ультразвуковая пайка ( U/S-пайка ) — это флюса без процесс пайки , в котором используется энергия ультразвука , без необходимости использования химикатов для пайки материалов, таких как стекло, керамика и композиты , трудно паяемых металлов и других чувствительных компонентов, которые невозможно паять. используя обычные средства.

Ультразвуковая пайка находит все большее применение при пайке металлов и керамики, от солнечных фотоэлектрических систем и медицинских сплавов с памятью формы до специализированных электронных и сенсорных блоков. Его используют с 1955 года для пайки алюминия и других металлов без использования флюса. ^{[ нужна ссылка ]}

Процесс

Ультразвуковая пайка — это совершенно другой процесс, чем ультразвуковая сварка . Ультразвуковая сварка использует ультразвуковую энергию для соединения деталей без добавления какого-либо присадочного материала, в то время как ультразвуковая пайка использует внешний нагрев для плавления материалов присадочного металла, а именно припоев, для образования соединения.

Ультразвуковую пайку можно выполнять либо с помощью специального паяльника , либо специальной ванны для припоя . В любом случае процесс можно автоматизировать для крупномасштабного производства или выполнить вручную для прототипирования или ремонта. Первоначально пайка U/S была предназначена для соединения алюминия и других металлов; однако с появлением активных припоев теперь можно паять гораздо более широкий спектр металлов, керамики и стекла.

При ультразвуковой пайке используются либо нагретые паяльные наконечники с ультразвуковой связью (0,5–10 мм), либо паяльные ванны с ультразвуковой связью. В этих устройствах пьезоэлектрические кристаллы используются для генерации высокочастотных (20—60 кГц) акустических волн в расплавленных слоях или партии припоя для механического разрушения оксидов , образующихся на поверхностях расплавленного припоя. Наконечники ультразвуковых паяльников также соединены с нагревательным элементом, а пьезоэлектрический кристалл термически изолирован, чтобы предотвратить деградацию пьезоэлектрического элемента. Ультразвуковые паяльные жала способны нагреваться (до 450 °С) при механических колебаниях с частотой 20—60 кГц. Это паяльное жало может плавить припой, поскольку в ванне расплавленного припоя возникают акустические вибрации. Вибрация и кавитация в расплавленном припое позволяют припоям смачиваться и прилипать ко многим металлическим поверхностям.

Акустическая энергия, создаваемая наконечником припоя или ультразвуковой ванночкой для припоя, действует за счет кавитации 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 многих металлов, однако она не эффективна при пайке керамики и стекла, поскольку они сами представляют собой оксиды или другие неметаллические соединения, которые невозможно разрушить, поскольку они являются основой. материалы. В случае прямой пайки стекол и керамики присадочные металлы ультразвуковой пайки необходимо модифицировать активными элементами, такими как In, Ti, Hf, Zr и редкоземельными элементами (Ce, La и Lu). Припои, легированные этими элементами, называются активными припоями, поскольку они непосредственно воздействуют на поверхности стекла/керамики, создавая связь.

Принятие

Расширяется применение ультразвуковой пайки, поскольку она является чистой и бесфлюсовой в сочетании с активными припоями, предназначенными для соединения узлов, где коррозионный флюс может улавливаться или иным образом нарушать работу или загрязнять чистую производственную среду или имеются разнородные материалы/металлы/ керамика/стекла соединяются. Чтобы обеспечить эффективное прилипание к поверхностям, необходимо разрушить собственный активный оксид припоя, образующийся при плавлении, и ультразвуковое перемешивание хорошо подходит .

Дальнейшее чтение

Вианко, ПТ; Хоскинг, FM; Реджент, Дж. А. (1996). «Ультразвуковая пайка для структурных и электронных устройств». Сварочный журнал . 75 (11): 343-355-е.
Антоневич, Ю. (1976). «Основы ультразвуковой пайки». Сварочный журнал . 55 (7): 200-207 гг.
П. Вианко, Руководство по пайке AWS, под ред. 3. 1999 г., опубликовано американским

Внешние ссылки

Эта статья, посвященная электронике, незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее .