Ултразвуковото запояване е усъвършенствана технология за заваряване, която използва висококачествена механична вибрационна енергия за постигане на метална връзка. Той значително подобрява ограниченията на традиционните методи за запояване при заваряване на специални материали чрез въвеждане на ултразвукова енергия в процеса на запояване. Тази технология произхожда от средата на 20 век и първоначално е разработена за решаване на проблема с трудността при алуминия за заваряване и неговите сплави. Сега тя се е превърнала в незаменим процес в областта на микроелектронните опаковки и производството на инструменти за прецизност.
В сравнение с традиционната технология за запояване, ултразвуковото запояване има няколко значителни предимства: първо, то може да постигне заваряване при по -ниска температура, намалявайки риска от увреждане на топлината - чувствителни компоненти; Второ, ултразвуковата вибрация може ефективно да унищожи оксидния слой върху металната повърхност, без да е необходимо корозивен поток; Трето, тази технология има сравнително ниски изисквания за заваръчната среда и могат да се получат добри резултати от заваряване без защитен газ. Тези характеристики правят ултразвуковото запояване особено подходящо за все по -миниатюризираните и усъвършенствани нужди за производство на продукти в съвременната индустрия на електрониката.
По отношение на индустриалните приложения, ултразвуковото оборудване за запояване е широко използвано във високи - Прецизни полета като опаковка с LED чип, производство на слънчеви панели, сглобяване на микроелектронни сензори и производство на медицински изделия. С бързото развитие на нововъзникващите индустрии като 5G комуникационно оборудване и системи за управление на батерията на електрическите превозни средства, търсенето на ултразвукова технология за запояване показва непрекъсната тенденция на растеж.
2. Принцип на работа на ултразвуково оборудване за запояване
Основният принцип на ултразвуковата система за запояване е използването на пиезоелектричен ефект за преобразуване на електрическата енергия във високи - честотни механични вибрации. Когато високо - честотен електрически сигнал действа върху пиезоелектрически преобразувател, преобразувателят ще генерира ултразвукова честотна вибрация от 20kHz до 60kHz, която се усилва от рога (амплитуден преобразувател) и се предава на главата за заваряване.
По време на процеса на заваряване, ултразвуковата вибрация произвежда различни физически ефекти в контактния интерфейс между спойка и субстрат: от една страна, силата на срязване на честотата на срязване директно унищожава оксидния филм върху металната повърхност, излагайки чист метал; От друга страна, топлинният ефект на триене генерира достатъчно температура, за да се разтопи спойка локално, а ефектът на кавитация, причинен от вибрацията, насърчава потока и дифузията на течната спойка. Този композитен механизъм за действие може да постигне надеждно металургично свързване при много по -ниска температура от традиционната спойка (обикновено 30 - 50 ° C по -ниско от точката на топене на спойка).
Изборът на честота на оборудването е ключов параметър на дизайна на системата, а общите работни честоти включват 20kHz, 35kHz и 60kHz. По -ниските честоти осигуряват по -голяма амплитуда и енергия, подходящи за заваряване на по -дебели материали; По -високите честоти могат да постигнат по -фино управление, подходящо за прецизно заваряване на микро компоненти. Съвременните модерни ултразвукови системи за запояване често са оборудвани с технология за автоматично проследяване на честотата, която може да се регулира в реално време, за да поддържа резонансното състояние и да осигури максимална ефективност на предаване на енергия.
3. Полета за кандидатстване и типични случаи
Ултразвуковото оборудване за запояване играе ключова роля в много високи - Технически полета. В индустрията за опаковане на микроелектрониката тази технология се използва широко за взаимосвързаността между чипове и субстрати, особено за големи - заваряване на заваряване на мощни устройства (като IGBT модули). Известният - Известен производител на автомобилна електроника използва много -
LED производството е друго типично поле за кандидатстване. Ултразвуковото запояване се използва за свързване на LED чипове със скоби, като се избягва проблема с термичната устойчивост, причинен от традиционното втвърдяване на сребърно лепило. След като голям светодиоден производител въведе напълно автоматична ултразвукова производствена линия за запояване, топлинната устойчивост на продукта е намалена с 35%, ефективността на светлината се повишава с 8%и рисковете за надеждност, причинени от остатъка от потока, са напълно елиминирани.
В областта на новата енергия ултразвуковото запояване решава проблема с заваряването на шината на слънчевите панели. В сравнение с традиционното заваряване с горещ въздух, ултразвуковият процес намалява скоростта на счупване на клетките на батерията от 5% до по -малко от 0,2%, като същевременно увеличава скоростта на заваряване с 3 пъти. Фотоволтаичното предприятие използва ултразвукова заваръчна система с интегрирано визуално позициониране за постигане на напълно автоматично високо - Прецизно заваряване на 156 мм слънчеви клетки със среден дневен производствен капацитет от 8 000 броя.
При производството на нововъзникващо 5G комуникационно оборудване, ултразвуковата технология за запояване се представя добре в опаковката на високи - честотни филтри, антенни масиви и други компоненти. Производителят на оборудване на базовата станция използва височина 60kHz - Честотна ултразвукова система за успешно постигане на надеждна връзка от 0,2 мм разстояние между уплътнителите в милиметър - вълнови устройства, с загуба на вмъкване по -малка от 0,1 dB, което напълно отговаря на изискванията за предаване на честотни сигнали 5G.