Ultrasonisk lodning er en avanceret svejseteknologi, der bruger høj - frekvens mekanisk vibrationsenergi til at opnå metalforbindelse. Det forbedrer begrænsningerne af traditionelle lodningsmetoder i svejsning af specielle materialer ved at introducere ultralydsenergi i lodningsprocessen. Denne teknologi stammer fra midten af - 20. århundrede og blev oprindeligt udviklet til at løse problemet med vanskeligheder ved svejsning af aluminium og dets legeringer. Det har nu udviklet sig til en uundværlig proces inden for mikroelektronisk emballage- og præcisionsinstrumentfremstilling.
Sammenlignet med traditionel lodningsteknologi har ultralydslodning adskillige betydelige fordele: For det første kan den opnå svejsning ved en lavere temperatur, hvilket reducerer risikoen for skade på varme - følsomme komponenter; For det andet kan ultralydsvibrationer effektivt ødelægge oxidlaget på metaloverfladen uden behov for ætsende flux; For det tredje har denne teknologi relativt lave krav til svejsemiljøet, og der kan opnås gode svejsesultater uden beskyttelsesgas. Disse egenskaber gør ultralyds lodning, især velegnet til det stadig mere miniaturiserede og sofistikerede produktproduktionsbehov i den moderne elektronikindustri.
Med hensyn til industrielle applikationer er ultralydslodningsudstyr blevet vidt brugt i høje - præcisionsfelter såsom LED -chipemballage, fremstilling af solcellepanel, mikroelektronisk sensorenhed og produktion af medicinsk udstyr. Med den hurtige udvikling af nye industrier såsom 5G -kommunikationsudstyr og elektriske køretøjs batteristyringssystemer har efterspørgslen efter ultralyds lodningsteknologi vist en kontinuerlig væksttrend.
2. Arbejdsprincippet om ultralyds loddeudstyr
Det centrale princip i ultralydssystemet er at bruge piezoelektrisk effekt til at omdanne elektrisk energi til høj - frekvensmekanisk vibration. Når høj - Frekvenselektrisk signal virker på piezoelektrisk transducer, genererer transduceren ultralydsfrekvensvibration af 20 kHz til 60 kHz, hvilket amplificeres af Horn (amplitude -konverter) og transmitteres til svejsningsværktøjsleder.
Under svejseprocessen producerer ultralydsvibrationer en række fysiske effekter ved kontaktgrænsefladen mellem loddemiddel og substrat: På den ene side ødelægger høj - frekvens forskydningskraft direkte oxidfilmen på metaloverfladen og udsætter rent metal; På den anden side genererer friktionsvarmeeffekten nok temperatur til at smelte loddemiddel lokalt, og kavitationseffekten forårsaget af vibrationer fremmer strømmen og diffusionen af flydende lodde. Denne sammensatte handlingsmekanisme kan opnå pålidelig metallurgisk binding ved meget lavere temperatur end traditionel lodde (normalt 30 - 50 ° C lavere end smeltepunktet for lodde).
Udvalg af udstyrsfrekvens er en nøgleparameter for systemdesign, og almindelige driftsfrekvenser inkluderer 20 kHz, 35 kHz og 60 kHz. Lavere frekvenser tilvejebringer større amplitude og energiudgang, der er egnet til svejsning af tykkere materialer; Højere frekvenser kan opnå finere kontrol, velegnet til præcisionsvejsning af mikrokomponenter. Moderne avancerede ultralyds lodningssystemer er ofte udstyret med automatisk frekvenssporingsteknologi, som kan justere i realtid for at opretholde resonanstilstanden og sikre maksimal energioverførselseffektivitet.
3. applikationsfelter og typiske tilfælde
Ultrasonisk lodningsudstyr spiller en nøglerolle inden for mange høje - teknologiske felter. I mikroelektronikemballageindustrien er denne teknologi vidt brugt til sammenkoblingen mellem chips og underlag, især til stor - områdesvejsning af effektenheder (såsom IGBT -moduler). En brønd - kendt Automotive Electronics -producent bruger et multi - hoved ultralyds lodningssystem til at opnå masseproduktion af effektmoduler, og loddefælles udbytte er steget fra 92%af den traditionelle metode til 99,8%, samtidig med at de reducerer varmen - påvirket zone med 60%.
LED -fremstilling er et andet typisk applikationsfelt. Ultrasonisk lodning bruges til at forbinde LED -chips til parenteser, idet man undgår det termiske resistensproblem forårsaget af traditionel sølvlimhærdning. Efter at en stor LED -producent introducerede en fuldautomatisk ultralyds lodningsproduktionslinje, blev produktets termiske modstand reduceret med 35%, lysffektiviteten blev øget med 8%, og pålidelighedsrisikoen forårsaget af fluxrester blev fuldstændigt fjernet.
Inden for ny energi løser ultralydslodning problemet med busbar svejsning af solcellepaneler. Sammenlignet med traditionel varm luftsvejsning reducerer den ultralydsproces brudhastigheden for battericeller fra 5% til mindre end 0,2%, mens den øgede svejsehastigheden med 3 gange. En fotovoltaisk virksomhed bruger et ultralydssvejsningssystem med integreret visuel positionering for at opnå fuldt automatisk høj - præcisionsvejsning af 156 mm solceller med en gennemsnitlig daglig produktionskapacitet på 8.000 stykker.
Ved fremstilling af nye 5G -kommunikationsudstyr fungerer ultralydsteknologi godt i emballagen af høje - frekvensfiltre, antennearrays og andre komponenter. En producent af basisstationsudstyr bruger et 60 kHz højt - frekvens ultralydssystem til med succes at opnå pålidelig forbindelse på 0,2 mm afstands loddeforbindelser i millimeter - bølgeindretninger med et indsættelsestab på mindre end 0,1 dB, som fuldt ud opfylder kravene i 5G høj - frekvenssignaloverførsel.