Ultraäänijuote on edistyksellinen hitsaustekniikka, joka käyttää korkeaa - Taajuuden mekaanista värähtelyenergiaa metalliyhteyden saavuttamiseksi. Se parantaa merkittävästi perinteisten juotosmenetelmien rajoituksia erityismateriaalien hitsaamisessa ottamalla ultraäänienergiaa juotosprosessiin. Tämä tekniikka on peräisin 1900 -luvun puolivälissä, ja alun perin kehitettiin ratkaisemaan vaikeusongelma alumiinin ja sen seosten hitsaamisessa. Se on nyt kehittynyt välttämättömäksi prosessiksi mikroelektronisten pakkaus- ja tarkkuuslaitteiden valmistuksen aloilla.
Verrattuna perinteiseen juotostekniikkaan, ultraäänijuoteilla on useita merkittäviä etuja: Ensinnäkin se voi saavuttaa hitsauksen alhaisemmassa lämpötilassa, mikä vähentää lämpöhahmojen vaurioiden riskiä herkät komponentit; Toiseksi ultraääni tärinä voi tuhota oksidikerroksen tehokkaasti metallipinnalla ilman syövyttämistä; Kolmanneksi, tällä tekniikalla on suhteellisen alhaiset hitsausympäristön vaatimukset, ja hyvät hitsaustulokset voidaan saada ilman suojakaasua. Nämä ominaisuudet tekevät ultraäänijuottuksesta erityisen sopivan modernin elektroniikkateollisuuden yhä pienempiin ja hienostuneisiin tuotteiden valmistustarpeisiin.
Teollisuussovellusten suhteen ultraäänijuotoslaitteita on käytetty laajasti korkeissa - tarkkuuskenttiä, kuten LED -sirupakkauksia, aurinkopaneelien valmistusta, mikroelektronista anturin kokoonpanoa ja lääketieteellisiä laitteita. Epä nousevien teollisuudenalojen, kuten 5G -viestintälaitteiden ja sähköautojen hallintajärjestelmien nopean kehityksen myötä, ultraäänijuotetekniikan kysyntä on osoittanut jatkuvaa kasvusuuntausta.
2.
Ultraäänijuotejärjestelmän perusperiaate on käyttää pietsosähköistä vaikutusta sähköenergian muuttamiseen korkeaksi - taajuusmekaaniseksi värähtelyksi. Kun korkea - taajuus Sähkösignaali vaikuttaa pietsosähköiseen muuntimeen, anturi tuottaa ultraäänitaajuuden värähtelyn 20 kHz: iin 60 kHz: iin, joka vahvistaa sarven (amplitudin muunnin) avulla ja siirretään hitsaustyökalun päähän.
Hitsausprosessin aikana ultraääni värähtely tuottaa erilaisia fyysisiä vaikutuksia juotos- ja substraatin välisellä kosketusrajapinnalla: toisaalta korkea - Toisaalta kitkalämpövaikutus tuottaa tarpeeksi lämpötilaa sulattamiseksi paikallisesti, ja värähtelyn aiheuttama kavitaatiovaikutus edistää nestekuotin virtausta ja diffuusiota. Tämä yhdistelmävaikutusmekanismi voi saavuttaa luotettavan metallurgisen sitoutumisen paljon alhaisemmassa lämpötilassa kuin perinteinen juote (yleensä 30 - 50 ° C alempi kuin juotospisteen sulamispiste).
Laitteiden taajuuden valinta on järjestelmän suunnittelun avainparametri, ja yleiset käyttötaajuudet sisältävät 20 kHz, 35 kHz ja 60 kHz. Pienet taajuudet tarjoavat suuremman amplitudin ja energiantuotannon, joka sopii hitsaamaan paksummat materiaalit; Korkeammat taajuudet voivat saavuttaa hienomman kontrollin, joka sopii mikromäärien tarkkuushitsaukseen. Nykyaikaiset edistyneet ultraäänijuotejärjestelmät on usein varustettu automaattisella taajuuden seurantatekniikalla, joka voi säätää reaaliajassa resonanssitilan ylläpitämiseksi ja energiansiirtotehokkuuden enimmäismäärän varmistamiseksi.
3. Sovelluskentät ja tyypilliset tapaukset
Ultraäänijuotolaitteilla on avainrooli monissa korkean - teknologiakenttillä. Mikroelektroniikan pakkausteollisuudessa tätä tekniikkaa käytetään laajasti sirujen ja substraattien väliseen yhteyteen, etenkin suurten - pinta -alalaitteiden hitsaamiseen (kuten IGBT -moduulit). Hyvin - Tunnettu autoelektroniikan valmistaja käyttää Multi - Head Ultrasonic -juotojärjestelmää tehonmoduulien massatuotannon saavuttamiseksi, ja juotosliitoksen satoaste on noussut 92%: sta perinteisestä menetelmästä 99,8%: iin, samalla kun lämpö on vähentänyt lämpötilaa 60%: lla.
LED -valmistus on toinen tyypillinen sovelluskenttä. Ultraäänijuotetta käytetään LED -sirujen kytkemiseen kiinnikkeisiin välttäen perinteisen hopealiiman kovetuksen aiheuttamaa lämpövastusongelmaa. Sen jälkeen kun suuri LED -valmistaja otti käyttöön täysin automaattisen ultraäänijuotetuotantolinjan, tuotteen lämpövastus vähensi 35%, valon hyötysuhde lisättiin 8%ja vuon jäännöksen aiheuttamat luotettavuusriskit eliminoitiin kokonaan.
Uuden energian alalla ultraäänijuote ratkaisee aurinkopaneelien buskbar -hitsauksen ongelman. Verrattuna perinteiseen kuumahitsaukseen ultraääniprosessi vähentää akkukennojen murtumisnopeutta 5%: sta alle 0,2%: iin, samalla kun hitsausnopeutta lisää 3 kertaa. Avatselähköyritys käyttää ultraäänihitsausjärjestelmää integroidulla visuaalisella paikannuksella 156 mm: n aurinkokennojen täysin automaattisen korkean - tarkkuushitsauksen saavuttamiseksi, keskimäärin päivittäinen tuotantokapasiteetti 8000 kappaletta.
Esitettyjen 5G -viestintälaitteiden valmistuksessa ultraäänijuotetekniikka toimii hyvin korkean - taajuussuodattimien, antenniryhmien ja muiden komponenttien pakkaamisessa. Tukiaseman laitteiden valmistaja käyttää 60 kHz: n korkeaa - taajuus ultraäänijärjestelmää saavuttaakseen menestyksekkäästi 0,2 mm: n etäisyysjuotosliitokset millimetriin - Wave -laitteiden kanssa, ja lisäyshäviö on alle 0,1 db, mikä täyttää täysin 5G: n korkean - taajuussignaalin siirron vaatimukset.