工業(yè)級超聲波搪錫機

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(xué)品焊料材料。可以實現(xiàn)如玻璃，陶瓷和復(fù)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(yīng)用于從太陽能光伏電池和醫(yī)療形狀記憶合金到專用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錫鍋進行。超聲波錫焊過程可以自動化進行大規(guī)模生產(chǎn)，也可以手工完成以進行原型制作或維修工作。

超聲波錫焊使用上圖中的工業(yè)級超聲波搪錫機進行。在超聲波搪錫機內(nèi)，壓電晶體用于在熔融焊料層或批量中產(chǎn)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。

工業(yè)級超聲波搪錫機產(chǎn)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(chǔ)，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(jié)。

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(yīng)產(chǎn)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(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和接合強度都毫不遜色。

超聲波搪錫機的用途正在擴大，因為它清潔且無助焊劑，并且結(jié)合活性焊料被用于連接組件，在這些組件中，腐蝕性助焊劑可能會被捕集或破壞操作，或污染清潔的生產(chǎn)環(huán)境，或者存在異種材料、金屬、陶瓷、玻璃等材料被加入。為了有效地粘附在表面上，需要破壞活性焊料自身的初生氧化物，并且非常適合超聲攪拌。