초음파 납땜
Ultrasonic soldering |
초음파 납땜(U/S 땜납)은 유리, 세라믹, 복합재료 등 납땜하기 어려운 금속 및 기존 방법으로는 납땜할 수 없는 민감한 부품에 화학물질이 필요 없이 초음파에너지를 사용하는 납땜 공정입니다.
초음파 납땜은 태양광 발전 및 의료 형상 기억 합금에서 특수 전자 및 센서 패키지에 이르기까지 금속 및 세라믹 납땜에 점점 더 많이 적용되고 있습니다.1955년부터 알루미늄 및 기타 금속을 [citation needed]플럭스를 사용하지 않고 납땜하는 데 사용되었습니다.
과정
초음파 납땜은 초음파 용접과는 확연히 다른 공정입니다.초음파 용접은 어떤 종류의 필러 재료도 첨가하지 않고 초음파 에너지를 사용하여 부품을 접합하는 반면 초음파 납땜은 외부 가열로 필러 금속 재료, 즉 납땜을 녹여 접합부를 형성합니다.
초음파 납땜은 특수 납땜 다리미 또는 특수 납땜 포트로 수행할 수 있습니다.두 경우 모두 대규모 생산을 위해 공정을 자동화할 수도 있고 프로토타이핑 또는 수리 작업을 위해 수작업으로 수행할 수도 있습니다.처음에는 미국 납땜이 알루미늄과 다른 금속을 결합하는 것을 목표로 했지만 활성 납땜이 등장하면서 이제는 훨씬 더 다양한 금속, 세라믹 및 유리를 납땜할 수 있게 되었습니다.
초음파 납땜은 초음파 결합 가열 납땜 선단(0.5~10mm) 또는 초음파 결합 납땜 배스를 사용합니다.이러한 장치에서는 압전 결정이 용융 납땜층 또는 배치에서 고주파(20~60kHz)의 음파를 발생시켜 용융 납땜 표면에 형성되는 산화물을 기계적으로 파괴하기 위해 사용됩니다.압전 소자의 열화를 방지하기 위해 압전 결정이 열적으로 절연되는 동안 초음파 납땜용 다리미 팁도 가열 소자와 결합됩니다.초음파 납땜 철 팁은 20~60kHz에서 기계적으로 진동하면서 가열(최대 450°C)할 수 있습니다.이 솔더링 팁은 녹은 솔더 풀에서 음향 진동이 유발되므로 솔더 필러 금속을 녹일 수 있습니다.용융된 납땜의 진동과 캐비테이션은 납땜이 젖어 많은 금속 표면에 부착되도록 합니다.
솔더 팁 또는 초음파 솔더 포트에서 발생하는 음향 에너지는 솔더층 자체 및 접합되는 금속 표면의 산화층을 기계적으로 파괴하는 용융 솔더의 캐비테이션에 의해 작동합니다.
용융 솔더 풀의 캐비테이션은 많은 금속의 산화물을 교란시키는 데 매우 효과적이지만 세라믹 및 유리는 그 자체가 원재료이기 때문에 교란되지 않는 산화물 또는 기타 비금속 화합물이기 때문에 납땜 시 효과적이지 않습니다.유리 및 세라믹에 직접 납땜하는 경우 초음파 납땜 필러 금속은 In, Ti, Hf, Zr 등의 활성 원소 및 희토류 원소(Ce, La, Lu)로 수정해야 한다.이러한 원소와 합금된 납땜은 유리/세라믹 표면에 직접 작용하여 결합을 형성하기 때문에 활성 납땜이라고 합니다.
도입
초음파 납땜은 부식 플럭스가 끼이거나 작동을 방해하거나 깨끗한 생산 환경을 오염시킬 수 있거나 서로 다른 재료/금속/세라믹/유리가 접합되는 접합 조립품에 대해 지정된 활성 납땜과 함께 깨끗하고 플럭스가 없기 때문에 사용이 확대되고 있습니다.표면에 부착하는 데 효과적이기 위해서는 용해 시 활성 솔더 자체의 초기 산화물을 차단해야 하며 초음파 교반이 매우 적합합니다.
추가 정보
- Vianco, P.T.; Hosking, F.M.; Rejent, J.A. (1996). "Ultrasonic soldering for structural and electronic applications". Welding Journal. 75 (11): 343-s thru 355-s.
- Antonevich, J. (1976). "Fundamentals of Ultrasonic Soldering". Welding Journal. 55 (7): 200-s thru 207-s.
- P. Vianco, AWS 솔더링 핸드북, 1999년 3월, 미국 출판사
