Ultraheli jootmine on täiustatud keevitustehnoloogia, mis kasutab metalliühenduse saavutamiseks kõrge - sagedusmehaanilist vibratsioonienergiat. See parandab märkimisväärselt traditsiooniliste jootmismeetodite piiranguid spetsiaalsete materjalide keevitamisel, sisestades jootmisprotsessi ultraheli energia. See tehnoloogia sai alguse 20. sajandi keskel ja see töötati algselt välja alumiiniumi ja selle sulamite keevitamise raskuste probleemi lahendamiseks. Nüüd on see kujunenud asendamatuks protsessiks mikroelektrooniliste pakendite ja täpsusinstrumendi tootmise valdkonnas.
Võrreldes traditsioonilise jootmistehnoloogiaga on ultraheli jootmisel mitmeid olulisi eeliseid: esiteks võib see saavutada keevitamise madalamal temperatuuril, vähendades kuumuse kahjustuste riski - tundlikud komponendid; Teiseks võib ultraheli vibratsioon tõhusalt hävitada metalli pinnal oleva oksiidikihi, ilma et oleks vaja söövitavat voogu; Kolmandaks, sellel tehnoloogial on keevituskeskkonna jaoks suhteliselt madalad nõuded ja häid keevitustulemusi saab ilma kaitsegaasideta. Need omadused muudavad ultraheli jootmise eriti sobivaks moodsa elektroonikatööstuses üha miniatuursemaks ja keerukamaks toodete tootmisvajaduseks.
Tööstuslike rakenduste osas on ultraheli jootmise seadmeid laialdaselt kasutatud kõrgel - täppisväljadel, nagu LED -kiibipakendid, päikesepaneelide tootmine, mikroelektrooniline andurite kokkupanek ja meditsiiniseadmete tootmine. Selliste arenevate tööstuste, näiteks 5G kommunikatsiooniseadmete ja elektrisõidukite akuhaldussüsteemide kiire arendamise tõttu on ultraheli jootmistehnoloogia järele nõudlus näidanud pidevat kasvutrendi.
2. ultraheli jootmise seadmete tööpõhimõte
Ultraheli jootmissüsteemi põhiline põhimõte on kasutada piesoelektrilist efekti elektrienergia muundamiseks kõrgeks - sagedusmehaaniline vibratsioon. Kui kõrge - Sagedus elektriline signaal toimib piesoelektrilise muunduri korral, tekitab muundur ultraheli sageduse vibratsiooni 20 kHz kuni 60 kHz, mida võimendab sarve (amplituudmuundur) ja edastab keevitusriistapeale.
Keevitusprotsessi ajal tekitab ultraheli vibratsioon joodise ja substraadi vahelise kontaktliidese korral mitmesuguseid füüsilisi efekte: ühelt poolt hävitab kõrge - sagedusega nihkejõud otse metalli pinnal oleva oksiidkile, paljastades puhta metalli; Teisest küljest tekitab hõõrde soojusmõju joodise sulatamiseks piisavalt temperatuuri ja vibratsioonist põhjustatud kavitatsioonifekt soodustab vedela joodise voogu ja levikut. See komposiitoimingute mehhanism võib saavutada usaldusväärse metallurgilise sideme palju madalamal temperatuuril kui traditsiooniline joode (tavaliselt 30 - 50 ° C madalam kui joodise sulamispunkt).
Seadmete sageduse valik on süsteemi kujundamise peamine parameeter ja tavaliste töösageduste hulka kuuluvad 20 kHz, 35 kHz ja 60 kHz. Madalamad sagedused tagavad suuremat amplituudi ja energia väljundit, mis sobib paksemate materjalide keevitamiseks; Kõrgemad sagedused võivad saavutada peenema kontrolli, mis sobib mikrokomponentide täpseks keevitamiseks. Kaasaegsed täiustatud ultraheli jootmissüsteemid on sageli varustatud automaatse sageduse jälgimistehnoloogiaga, mis saab reaalajas kohaneda, et säilitada resonantseisund ja tagada maksimaalne energiaülekande efektiivsus.
3. rakendusväljad ja tüüpilised juhtumid
Ultraheli jootmise varustus mängib võtmerolli paljudes kõrgetes - tehnikaväljades. Mikroelektroonikapakenditööstuses kasutatakse seda tehnoloogiat laialdaselt laastude ja substraatide vahelise ühenduse jaoks, eriti toiteseadmete (näiteks IGBT moodulite) suures - pindala keevitamiseks. Kaev - Tuntud autotööstuse elektroonikatootja kasutab toitemoodulite masstootmise saavutamiseks mitme - peaga ultraheli jootmissüsteemi ja joodise liigese saagikuse määr on suurenenud 92%-lt traditsioonilisest meetodist 99,8%-ni, vähendades samas soojust - mõjutatud tsooni 60%.
LED -tootmine on veel üks tüüpiline rakendusväli. Ultraheli jootmist kasutatakse LED -kiipide ühendamiseks sulgudega, vältides soojustakistuse probleemi, mis on põhjustatud traditsioonilisest hõbeda liimi kõvendamisest. Pärast seda, kui suur LED -tootja tutvustas täielikult automaatse ultraheli jootmise tootmisliini, vähendati toote soojustakistust 35%, valguse efektiivsust suurendati 8%ja voolust põhjustatud usaldusväärsuse riskid olid täielikult kõrvaldatud.
Uue energia valdkonnas lahendab ultraheli jootmine päikesepaneelide busbari keevitamise probleemi. Võrreldes traditsioonilise kuuma õhu keevitamisega vähendab ultraheli protsess akurakkude purunemiskiirust 5% -lt alla 0,2% -ni, suurendades samas keevituskiirust 3 korda. Fotogalvaaniline ettevõte kasutab integreeritud visuaalse positsioneerimisega ultraheli keevitussüsteemi, et saavutada täisautomaatne kõrge - 156 mm päikesepatareide täpsuskeevitamine, keskmise päevase tootmisvõimsusega 8000 tükki.
Tekkivate 5G kommunikatsiooniseadmete tootmisel toimib ultrahelijootitehnoloogia kõrge - sagedusfiltrite, antennimassiivide ja muude komponentide pakendamisel hästi. Baasjaama seadmete tootja kasutab 60 kHz kõrge - sagedusega ultrahelisüsteemi, et saavutada edukaks 0,2 mm vahekaugusega joodiseühenduste usaldusväärse ühenduse saavutamiseks millimeetrides - Laineseadmetes, mille sisestuskaotus on alla 0,1 dB, mis vastab täielikult 5G kõrge - sagedusega signaali edastamise nõuetele.