超聲波錫焊設(shè)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(shè)備。在這些設(shè)備中，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(jī)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(jìn)行機(jī)械振蕩時(shí)會發(fā)熱（450°C）。當(dāng)在熔化的焊料池中引起聲振動(dòng)時(shí)，該焊接頭可以熔化焊料金屬。然后，熔融焊料中的振動(dòng)和氣蝕使焊料潤濕并粘附到許多金屬表面上。焊嘴產(chǎn)生的聲能通過熔化的焊料的空化作用而起作用，這會機(jī)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(dǎo)致烙鐵在焊接過程中出現(xiàn)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(shè)備

超聲波浸焊產(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(shí)無效，因?yàn)樗鼈儽旧硎茄趸锘蚱渌墙饘倩衔?，因?yàn)樗鼈兪腔A(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(jìn)行改性。與這些元素合金化的焊料被稱為“活性焊料”，因?yàn)樗鼈冎苯幼饔糜诓Ａc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(shí)還會釋放出熱能。有人認(rèn)為，有效利用這一能量，以在熔融狀態(tài)下親氧性很強(qiáng)的金屬元素吸收的氧為載體，可在玻璃等表面形成共價(jià)鍵。在超聲波的振動(dòng)下，熔融焊錫得到充分?jǐn)嚢?、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(jià)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(qiáng)度都毫不遜色。 

總結(jié)

超聲波錫焊的用途正在擴(kuò)大，因?yàn)樗鍧嵡覠o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。在焊點(diǎn)面積較小或較窄的應(yīng)用中，使用1 – 10 mm烙鐵頭進(jìn)行錫焊非常有效，因?yàn)槿廴诮饘俚捏w積很小，并且可以通過1 – 10 mm的烙鐵來有效地?cái)噭?dòng)。