電子束銲接機基本構造、分類及其特性

2.3.1 電子槍

電子槍(圖 2)的原理與真空管類似，電子束的來源是以直流電源 在鎢合金製成的燈絲片上加熱，而放出熱電子。燈絲本身為陰極，陰 極下方有一柵極，陰極與柵極之間接有負偏壓，以控制射出之電子數 目。柵極的下方為陽極，相對陰極之間有高電壓，以加速電子形成高 能量的電子束。陰極、柵極、陽極的形狀與彼此間的距離，會形成電 磁場，使電子束自動聚集，但因通過陽極後又會分散，所以陽極下方 有聚焦線圈，以調整電子束前進的方向與焦距。聚焦線圈的下方有偏 射線圈，用來使電子束產生偏射的動作。電子槍依據使用的電壓可概 分為兩種，一種為高壓型，一種為低壓型，通常以 100kV 為分界線，

其主要特性見表 1。為延長燈絲的使用壽命，電子槍皆裝有高真空渦 輪幫浦，以達到 10^-5~10^-6torr 真空度的工作環境。

圖 1 鑰孔效應過程

圖 2 電子槍構造圖

表 1 電子槍型別及其特性比較表 電子槍

加速電壓

高 壓 型 (High Voltage)

低 壓 型 (Low Voltage)

特 徵 非常高的功率密度 較高壓型為經濟

(high Vacuum)

部 份 真 空 (Partial Vacuum)

非 真 空

2.3.2 工作艙

工件銲接時，工件必須置於真空工作艙中，以避免能量大量散 失，電子束需在 10^-4torr 以下的真空中行進，才能得到深寬比較大且 潔淨之銲道。惟高真空艙之成本高，抽氣時間長，對工件大小限制多，

故廠商亦開發出部分真空（低真空）及非真空（大氣環境）之設備，

其主要特性如表 2。同時，電子束撞擊工件表面時會產生 X-ray，故 工作艙壁用來隔離 X-ray 觀察窗之玻璃，則必須使用鉛玻璃，以保護 操作人員避免傷害。電子束銲接機工作艙如圖 3。

圖 3 電子束銲接機工作艙

2.3.3 真空幫浦系統

真空幫浦系統用來維持電子束銲接機操作所需的真空度，電子槍 使用渦輪幫浦，而工作艙則使用擴散(Diffusion)幫浦、Blower 幫浦 及 Rotary 幫浦。

2.3.4 電控系統

控制電子束的加速電壓、電流、燈絲電流、聚焦線圈、偏射線圈、

軸向控制等銲接參數，可對不同銲接工件進行自動銲接。由於電子束 銲接裝置系統之構成相當複雜，因此利用電腦(微處理器)將整個系統 做集中控制，以提高可靠度及便於操作。

2.3.5 高壓電源系統

供給電子束的電力由加速電源、陰極部之加熱電源及控制束波電 流的偏流(Bias)電源所組成。這些單元佔去了整個銲接裝置大部分的 體積和重量，不過由於高週波換流器(Inverter)、氣體絕緣、光纖控 制等技術的進步，重量和體積都已顯著的減輕與縮小。

2.3.6 冷卻系統

冷卻真空幫浦及高壓電源系統。