超音波はんだ付け – 硬質金属と鋼のフラックスフリー接合

超音波はんだ付けは、硬い金属の接合方法に革命をもたらし、従来の方法よりもクリーンで効率的な代替手段を提供しています。高強度の超音波を適用することで、この高度な技術は、酸化物を分解して接合を可能にするために一般的に使用される有毒なフラックスの必要性を排除します。特にタングステン・カーバイドのような難易度の高い材料に効果的で、超音波はんだ付けは接合強度を高めると同時に、健康リスクと環境への影響を低減します。この革新的なアプローチは、硬い金属や鋼鉄間の堅牢で信頼性の高い接続を必要とする産業に新たな可能性をもたらしています。

はんだ付け用ソニケーターUIP1000hdT

RIF研究所は、その精度とパワーで有名な1000ワットのプローブ型ソニケーターであるHielscher UIP1000hdTを使用して、画期的なはんだ付け結果を達成した。この最新装置は高強度の超音波を発生させ、キャビテーションのような高度なプロセスで酸化物を効果的に分解し、材料の濡れ性を高めます。堅牢な設計により、厳しい条件下でも安定した性能を発揮し、ユーザーフレンドリーなタッチスクリーンインターフェースとプログラム可能な設定により、主要パラメータを正確に制御できます。UIP1000hdTは、信頼性と再現性の高い結果を提供する能力により、超音波はんだ付けを含む最先端の研究および産業用アプリケーションに不可欠なツールとなっています。

革新的で持続可能な製造ソリューションの探求において、RIF研究所（ドイツ、ドルトムント）は、硬質金属と鋼鉄の接合における超音波アシストはんだ付けの画期的な進歩を達成した。この最先端のアプローチにより、有毒なフラックスが不要となり、強固な接合性能を維持しながら、健康と環境の両面でメリットがもたらされる。

硬い金属のはんだ付けへの挑戦

炭化タングステンのような硬い金属は、その構造特性や化学的挙動から、はんだ付けが難しいことで知られています。鋼鉄を使った従来のはんだ付けは、主に2つの要因によって妨げられています：

• 熱膨張の差： はんだ付けプロセスにおける硬質金属と鋼の膨張率の不一致は、接合部の完全性を損なう可能性があります。
• 酸化物の形成： 酸化物層は、はんだ付け中に金属表面に自然に形成され、濡れ性を阻害し、接合強度を低下させる。

このような課題に対処するため、従来のはんだ付け方法は化学的に攻撃的なフラックスに大きく依存しています。しかし、これらのフラックスは重大な健康リスクをもたらし、時間の経過とともに材料を損傷する可能性がある。真空はんだ付けや保護ガスはんだ付けなどの代替方法は効果的ですが、設備コストが高く、処理時間が長くかかります。

超音波ソリューションフラックスフリーはんだ付け

超音波アシストはんだ付けは、画期的な代替案を提示する。すでに軽金属に利用されているこの方法は、超音波を利用して低温でのはんだ付け性能を向上させます。

超音波はんだ付けの仕組み

はんだ付け工程に超音波を加えると、キャビテーションと呼ばれる現象が発生する。これは、はんだの中に微細な気泡が形成され、高い圧力と温度で気泡が崩壊する現象です。この爆縮作用にはいくつかの利点があります：

• 金属表面の酸化膜を分解して除去する。
• はんだシーム全体に酸化片を分散させる。
• はんだによる硬い金属の濡れ性を高める。

フラックスを必要としない超音波はんだ付けは、高品質の接合を実現しながら化学的危険性を大幅に低減します。

高度なはんだ付け技術

RIF研究所では、研究者がHielscherソニケーターモデルUIP1000hdTを使用した超音波はんだ付けを、硬い金属から鋼鉄への用途に最適化しました。主な進歩は以下の通りです：

• カスタマイズされたはんだ付けステーション： 接合相手を誘導加熱しながら超音波を精密に当てる特殊なセットアップ。
• プロセス監視： 高度な測定と制御システムにより、鋼と硬質金属のさまざまな組み合わせで再現性のある結果が得られます。
• 徹底的なテスト： はんだ付けされた接合部は、厳格な非破壊画像検査と機械的検査を受け、強度と信頼性が検証されます。

綿密な実験を通じて、RIF研究所は、はんだ付け温度や超音波の活性化時間といった重要なプロセスパラメーターを特定した。その結果は注目に値する：

• ストレングス・ブースト： 超音波はんだ付けでは、最大368MPaの強度を持つ接合部が得られ、フラックスや超音波を使用しないはんだ付け（106MPa）に比べて347％増加した。
• 競争力のあるパフォーマンス： 超音波はんだ付けによって達成される接合強度は、従来のフラックスベースの方法に匹敵する。

RIFの主要研究者であるヘンリック・ウリッツカは、この調査結果の重要性を強調した：
“私たちのテストは、プロセスパラメーターの重要な影響を明らかにしました。温度と超音波の活性化時間を微調整することで、硬い金属と鋼の接合における超音波はんだ付けの可能性を最大限に引き出すことができました。”

超音波はんだ付けの未来

フラックスフリーの強固な接合部を実現するヒールシャー社のはんだ付け用ソニケーターは、自動車産業から航空宇宙産業まで、幅広い産業で有望な進歩を遂げています。
RIF研究所の活動は、技術革新と持続可能性が両立することを実証し、はんだ付け技術の新たな基準を打ち立てた。

デザイン、製造、コンサルティング – 品質 ドイツ製

Hielscher社の超音波装置は、その最高の品質と設計基準でよく知られています。頑丈で操作が簡単なため、産業設備にスムーズに組み込むことができます。過酷な条件や厳しい環境でも、Hielscherの超音波装置は容易に対応できます。

Hielscher Ultrasonics社は、ISO認証取得企業であり、最先端の技術と使いやすさを特徴とする高性能超音波振動子に特に重点を置いています。もちろん、Hielscherの超音波装置はCEに準拠しており、UL、CSA、RoHsの要件を満たしています。