Ультразвуковая пайка

Опубликовано 07.06.2011 Ведущий Филипп Болгов

На данный момент существует множество технологий соединения различных материалов, одной из которых является пайка. Чаще всего она осуществляется при помощи тепла, но существуют и некоторые экзотические виды пайки, такие например как ультразвуковая.
Ультразвуковая металлизация и пайка основываются фактически на ультразвукововой очистке (в т. ч. от окисной пленки) соединяемых или металлизируемых поверхностей. Очистка при пайке обусловлена кавитацией в расплавленном металле. Степень очистки при этом так высока, что образуются соединения неспаиваемых в обычных условиях материалов, например, алюминия с другими металлами, различных металлов со стеклом, керамикой, пластмассами. В процессах очистки и металлизации существенное значение имеет также звукокапиллярный эффект, обеспечивающий проникновение моющего раствора или расплава в мельчайшие трещины и поры
Вызываемые тем или иным способом в расплавленном припое колебания ультразвуковой частоты приводят к нарушению оплошности в слое припоя, к периодическому возникновению и исчезновению огромного количества мелких (в несколько микронов) пузырьков. В тот момент, когда происходит исчезновение пузырька, возникшего непосредственно на поверхности металла, расплавленный припой с силой ударяется об эту поверхность, и разрушает окисную пленку; освободившаяся от окислов поверхность немедленно смачивается расплавленным припоем, тем самым обеспечивается качественная пайка.
Источником ультразвуковых колебаний при таком типе пайке обычно служат так называемые магнитострикционные вибраторы, в которых используется свойство некоторых металлов и сплавов менять свои размеры под влиянием изменения магнитного поля. В качестве магнитострикционных материалов чаще всего применяется никель, а также железоникелевые и кобальтовые сплавы. Применяемые при пайке ультразвуковые частоты лежат в пределах от 16 до 25 кгц.
Ультразвуковые паяльники выполняются как с нагревом рабочего стержня, так и без нагрева; в последнем случае припой расплавляется теплом от отдельного источника, например пламенем горелки. Ввиду того, что рабочий стержень паяльника также подвержен кавитационному разрушению, его выполняют из стойкого серебряно никелевого сплава.