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不能焊”的也“能焊”,超声波焊锡创造新未来 

A new generation of evolution and development of soldering technology

颠覆常识的超声波。玻璃或陶瓷也能锡焊迄今为止的焊锡,基本是焊锡(锡)与母材金属的接合。超声波是一项迎合焊锡与玻璃或陶瓷这种金属与非金属接合的崭新未来而倍受关注的技术。在全球性自然能源普及不断推进的形势下,由于在太阳光发电用的太阳能嵌板电极中的运用,数年前开始再次受到关注。现就不久前再次受到关注的超声波锡焊的原理予以说明。

对太阳能电池板的锡焊实例
铝材锡焊 (放大)x1000倍

因母材不同出现不同接合效果的原理

The principle of different bonding effect due to different parent material

最先利用超声波进行锡焊的技术是1961年由英国公司研发,而记录至今仍然保存着。一直以来,这一技术使被视为难以锡焊的不仅是铝和不锈钢等、不可能锡焊的玻璃、陶瓷铝氧化膜这些非金属的焊锡变得可能。但即使是同样的超声波锡焊,其接合原理也大不相同。

超声波的结构:空穴效应”1/5万秒的能量
在被施加了超声波振动之后,液体在流动中会因压力差而产生气泡状的小空洞。这种现象被称为空穴现象。空洞在大气压下会破裂,并在破裂的瞬间(1/5万秒)产生巨大能量。超声波锡焊就是利用空洞能量来除去氧化薄膜的。超声波可以无需助焊剂进行锡焊就

铝板锡焊(SEM:x6,000)
焊锡-铝板(EDX)

空洞爆发产生的去除作用(对金属)

The history of the soldering iron

超声波锡焊系统是通过用烙铁芯加热后的烙铁头发射约为60KHz的超声波来进行锡焊。振子发出的超声波通过扩音装置传给烙铁头,在锡焊母材和熔融焊锡的界面附近产生空洞现象和气泡。空洞爆发使氧化物表面发生质的变化,并将污垢和氧化膜除去,同时在焊锡母材的溶解?扩散作用下形成扩散层。

超声波的结构:空穴效应”1/5万秒的能量
玻璃和陶瓷由于本身就以氧化物的形式存在,用以往的锡焊装置难以完成接合。超声波的空洞效应产生的空洞在崩溃的瞬间吸收氧气的同时还会释放出热能。有人认为,有效利用这一能量,以在熔融状态下亲氧性很强的金属元素吸收的氧为载体,可在玻璃等表面形成共价键。(※1) 在超声波的振动下,溶融焊锡得到充分搅拌、锡焊界面的焊锡更容易吸收氧气,继而可能形成更加牢固的共价键。而且与普通焊锡相比,其几何性质、化学性质和接合強度都毫不逊色。

超声波锡焊的特点

The characteristics of the soldering iron

可用于以太阳能嵌板的玻璃表面的电极锡焊为主的多个方面

利用空洞现象的锡焊原理

超声波的结构:空穴效应”1/5万秒的能量

用空洞效应有望除去牢固的氧化膜

超声波锡焊就是利用空洞能量来除去氧化薄膜的超声波可以无需助焊剂进行锡焊就是利用了这一机理。

通过与氧结合有望实现非金属的锡焊

汽车的“大脑”MCU被装在一个全铝的机箱内以隔开外部噪音,在进行铝锡焊时就是用的超声波。超声波在飞机仪器的锡焊中也越来越多。

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