目前,锡基无铅钎料与铜母材的钎焊已经广泛应用到了电子封装产业之中,但是关于如何保证焊点的质量仍然是一个重要的研究课题。针对这一课题,学者们纷纷提出了很多方法,例如通过施加电场、磁场、声场等物理场以及它们之间复合作用的复合场在内的诸多方法来提高焊点的可靠性。其中,超声波辅助钎焊被认为是一种绿色高效,充满前景的连接方法。当前有关超声辅助钎焊的研究大多数集中在超声效应破除氧化膜、促进界面润湿等方面,但是有关声场作用下的金属母材的溶解机制和传质机理鲜有研究。因此本文以Cu/Sn体系作为研究对象,通过实验结合有限元模拟的方法,对超声波作用下固体金属在液态金属中的溶解机制和固/液传质机理进行了系统研究。本文利用多物理场耦合数值计算软件COMSOL Multiphysics 5.4模拟出在不同参数的功率超声作用下熔融锡钎料中声压分布情况,得到锡液中有可能发生空化的区域,即空化活动区,再导出Cu/Sn固液界面处的声压,用此处的声压计算了空化气泡坍塌时Cu/Sn固液界面的有效温度和压力,并且模拟了熔池内因超声振动产生的流场分布,利用以上数据对实验结果进行了理论分析。采用浸没法研究了在523 K、553 K和573 K的温度下有无超声作用Cu/Sn体系的溶解行为。研究结果表明,超声波作用下铜丝在熔融锡中的溶解速率是无超声作用的6.790~24.106倍,空化泡坍塌瞬间会在Cu/Sn界面的局部产生1500 K左右的高温,该局部高温不但提高了Cu在Sn中的固溶度极限,而且使处于“微点”区域的铜发生熔化;微射流效应产生的高压达85 MPa,足以减薄金属间化合物层(IMCs)厚度和改变其形貌,其疏松多孔的组织结构增加了原子扩散的通道;声流效应产生搅拌作用,将Cu/Sn固液界面前沿的溶质Cu原子不断推向锡液内部,使溶质原子溶度一直低于饱和溶解度。故超声波作用使固体铜在锡中溶解量和溶解速率显著增大。虽然超声波能促进溶解,极大地缩短钎焊时间,提高效率,但是实验发现在溶蚀区沿铜丝高度方向有不均匀溶解的现象(铜丝浸没在熔池的部分溶蚀情况为中间部分溶解最多,两端较少),钎焊接头溶解最快的部位可能会有失效的隐患。又从传质的角度出发考虑了超声溶解对溶解速率常数K的影响,经计算573 K时无超声作用时溶解速率常数K≈1.26762,而施加超声作用的K≈2.45173,建模解释分析了K变大的原因,以期为超声波辅助钎焊提供了理论依据和技术指导。