Az ultrahangos forrasztás egy fejlett hegesztési technológia, amely nagy - frekvenciájú mechanikai rezgés energiát használ a fém kapcsolat eléréséhez. Jelentősen javítja a hagyományos forrasztási módszerek korlátozásait a speciális anyagok hegesztésében azáltal, hogy ultrahangos energiát vezet be a forrasztási folyamatba. Ez a technológia a - 20. század közepén származott, és eredetileg az alumínium és ötvözetek hegesztési nehézségi problémájának megoldására fejlesztették ki. Most elengedhetetlen folyamatmá alakult a mikroelektronikus csomagolás és a precíziós műszergyártás területén.
A hagyományos forrasztási technológiával összehasonlítva az ultrahangos forrasztásnak számos jelentős előnye van: először is alacsonyabb hőmérsékleten tud elérni a hegesztést, csökkentve ezzel a hő károsodásának kockázatát - érzékeny komponensek; Másodszor, az ultrahangos rezgés hatékonyan elpusztíthatja a fém felületén lévő oxidréteget anélkül, hogy korrozív fluxus lenne; Harmadszor, ennek a technológiának a hegesztési környezetre viszonylag alacsony követelménye van, és a jó hegesztési eredmények védőgáz nélkül kaphatók. Ezek a jellemzők az ultrahangos forrasztást különösen alkalmassá teszik a modern elektronikai iparban egyre miniatürizált és kifinomultabb termékgyártási igényekhez.
Az ipari alkalmazások szempontjából az ultrahangos forrasztóberendezéseket széles körben használják nagy - precíziós mezőkben, például LED -es chip -csomagolásban, napelemek gyártásában, mikroelektronikus érzékelő összeszerelésében és orvostechnikai eszközökben. A feltörekvő iparágak, például az 5G kommunikációs berendezések és az elektromos járművek akkumulátorkezelő rendszereinek gyors fejlesztésével az ultrahangos forrasztási technológia iránti igény folyamatos növekedési tendenciát mutatott.
2.
Az ultrahangos forrasztórendszer alapelve a piezoelektromos hatás használata az elektromos energia nagy - frekvencia mechanikai rezgáinak átalakításához. Ha a nagy - frekvenciájú elektromos jel a piezoelektromos transzducerre hat, akkor a transzducer ultrahangos frekvenciavibrációt generál 20 kHz -től 60 kHz -ig, amelyet kürt (amplitúdó -konverter) erősít, és továbbítja a hegesztő szerszámfejbe.
A hegesztési eljárás során az ultrahangos rezgés különféle fizikai hatásokat vált ki a forrasztó és a szubsztrát közötti érintkezési felületen: egyrészt a nagy - frekvenciájú nyíróerő közvetlenül elpusztítja az oxidfilmet a fém felületén, kitéve a tiszta fémet; Másrészt, a súrlódási hőhatás elegendő hőmérsékletet generál a forrasztás lokális megolvadásához, és a rezgés által okozott kavitációs hatás elősegíti a folyékony forrasztás áramlását és diffúzióját. Ez a kompozit akció mechanizmus sokkal alacsonyabb hőmérsékleten, mint a hagyományos forrasztásnál (általában 30 - 50 ° C -nál alacsonyabb, mint a forrasztás olvadási pontja) megbízható fémkohászati kötést érhet el.
A berendezések frekvenciaválasztása a rendszer kialakításának kulcsfontosságú paramétere, a közös működési frekvenciák között szerepel a 20 kHz, 35 kHz és 60 kHz. Az alacsonyabb frekvenciák nagyobb amplitúdót és energiatermelést biztosítanak, amely vastagabb anyagok hegesztésére alkalmas; A magasabb frekvenciák finomabb vezérlést érhetnek el, amely alkalmas a mikro -alkatrészek precíz hegesztésére. A modern fejlett ultrahangos forrasztórendszerek gyakran automatikus frekvenciakövetési technológiával vannak felszerelve, amelyek valós időben képesek beállítani a rezonancia állapot fenntartása és a maximális energiaátviteli hatékonyság biztosítása érdekében.
3. alkalmazási mezők és tipikus esetek
Az ultrahangos forrasztóberendezések kulcsszerepet játszik sok magas - technológiai területen. A mikroelektronikai csomagolóiparban ezt a technológiát széles körben használják a chipek és a szubsztrátok közötti összekapcsoláshoz, különösen az energiarendszerek (például az IGBT modulok) nagy - területi hegesztésére. Egy jól ismert autóipari elektronikai gyártó több - fej ultrahangos forrasztórendszert használ az energiamodulok tömegtermelésének eléréséhez, és a forrasztási ízületi hozam sebessége a hagyományos módszer 92%-áról 99,8%-ra nőtt, miközben a hő - az érintett zónát 60%-kal csökkenti.
A LED -gyártás egy másik tipikus alkalmazási terület. Az ultrahangos forrasztást a LED -es chipek zárójelekhez való csatlakoztatására használják, elkerülve a hagyományos ezüst ragasztó -kikeményedés által okozott termikus ellenállás problémát. Miután egy nagy LED gyártó bevezette a teljesen automatikus ultrahangos forrasztási gyártót, a termék hőtállóságát 35%-kal csökkentették, a fényhatékonyságot 8%-kal növelték, és a fluxusmaradványok által okozott megbízhatósági kockázatok teljesen kiküszöböltek.
Az új energia területén az ultrahangos forrasztás megoldja a napelemek buszhegesztésének problémáját. A hagyományos forró levegő hegesztéssel összehasonlítva az ultrahangos folyamat az akkumulátorcellák törési sebességét 5% -ról kevesebb, mint 0,2% -ra csökkenti, miközben a hegesztési sebességet háromszor növeli. A fotovoltaikus vállalkozás ultrahangos hegesztési rendszert használ, amely integrált vizuális pozicionálással rendelkezik, hogy elérje a teljesen automatikus, nagy - 156 mm -es napelemes hegesztést, átlagos napi termelési kapacitással 8000 darab.
A feltörekvő 5G kommunikációs berendezések gyártása során az ultrahangos forrasztási technológia jól teljesít a nagy - frekvenciájú szűrők, antenna -tömbök és más alkatrészek csomagolásában. A bázisállomás -berendezések gyártója 60 kHz -es - frekvenciájú ultrahangos rendszert használ a 0,2 mm -es szaporodási ízületek megbízható kapcsolatának elérésére milliméteres - hullámkészülékekben, a beillesztési veszteség kevesebb, mint 0,1 dB, amely teljes mértékben megfelel az 5G nagy - frekvenciájú jelátvitel követelményeinek.