La saldatura ad ultrasuoni è una tecnologia di saldatura avanzata che utilizza energia di vibrazione meccanica ad alta frequenza per ottenere una connessione metallica. Migliora significativamente i limiti dei metodi di saldatura tradizionali nella saldatura di materiali speciali introducendo l'energia ad ultrasuoni nel processo di saldatura. Questa tecnologia è nata a metà del XX secolo ed è stata originariamente sviluppata per risolvere il problema della difficoltà nella saldatura dell'alluminio e delle sue leghe. Si è ora sviluppato in un processo indispensabile nei campi della produzione di imballaggi microelettronici e strumenti di precisione.
Rispetto alla tradizionale tecnologia di saldatura, la saldatura ad ultrasuoni presenta diversi vantaggi significativi: in primo luogo, può ottenere la saldatura a una temperatura più bassa, riducendo il rischio di danni ai componenti del calore - sensibili; In secondo luogo, le vibrazioni ad ultrasuoni possono distruggere efficacemente lo strato di ossido sulla superficie del metallo senza la necessità di un flusso corrosivo; In terzo luogo, questa tecnologia ha requisiti relativamente bassi per l'ambiente di saldatura e i buoni risultati di saldatura possono essere ottenuti senza gas protettivo. Queste caratteristiche rendono la saldatura ad ultrasuoni particolarmente adatta alle esigenze di produzione di prodotti sempre più miniaturizzate e sofisticate nella moderna industria elettronica.
In termini di applicazioni industriali, le apparecchiature di saldatura ad ultrasuoni sono state ampiamente utilizzate in campi ad alta - Con il rapido sviluppo di settori emergenti come apparecchiature di comunicazione 5G e sistemi di gestione delle batterie per veicoli elettrici, la domanda di tecnologia di saldatura ad ultrasuoni ha mostrato una tendenza a crescita continua.
2. Principio di lavoro delle attrezzature di saldatura ad ultrasuoni
Il principio fondamentale del sistema di saldatura ad ultrasuoni è quello di utilizzare l'effetto piezoelettrico per convertire l'energia elettrica in vibrazioni meccaniche ad alta frequenza. Quando il segnale elettrico ad alta frequenza agisce sul trasduttore piezoelettrico, il trasduttore genererà vibrazione a frequenza ad ultrasuoni da 20kHz a 60kHz, che viene amplificato per corno (convertitore di ampiezza) e trasmesso alla testa dello strumento di saldatura.
Durante il processo di saldatura, le vibrazioni ad ultrasuoni producono una varietà di effetti fisici sull'interfaccia di contatto tra saldatura e substrato: da un lato, la forza di taglio ad alta frequenza distrugge direttamente il film di ossido sulla superficie del metallo, esponendo il metallo puro; D'altra parte, l'effetto di calore dell'attrito genera una temperatura sufficiente per fondere la saldatura localmente e l'effetto di cavitazione causata dalla vibrazione promuove il flusso e la diffusione della saldatura liquida. Questo meccanismo di azione composita può ottenere un legame metallurgico affidabile a temperatura molto più bassa rispetto alla saldatura tradizionale (di solito 30 - 50 ° C inferiore al punto di fusione della saldatura).
La selezione della frequenza delle apparecchiature è un parametro chiave della progettazione del sistema e le frequenze operative comuni includono 20kHz, 35kHz e 60kHz. Frequenze più basse forniscono una maggiore ampiezza e una produzione energetica, adatte per la saldatura di materiali più spessi; Frequenze più elevate possono ottenere un controllo più fine, adatto alla saldatura di precisione di micro componenti. I moderni sistemi di saldatura ad ultrasuoni avanzati sono spesso dotati di tecnologia di tracciamento automatico della frequenza, che può adattarsi in tempo reale per mantenere lo stato risonante e garantire la massima efficienza di trasmissione dell'energia.
3. Campi di applicazione e casi tipici
L'attrezzatura di saldatura ad ultrasuoni svolge un ruolo chiave in molti campi tecnologici alti. Nel settore dell'imballaggio di microelettronica, questa tecnologia è ampiamente utilizzata per l'interconnessione tra chip e substrati, in particolare per la saldatura di grandi dimensioni di dispositivi di alimentazione (come i moduli IGBT). Un ben - noto produttore di elettronica automobilistica utilizza un sistema di saldatura ad ultrasuoni multi -
La produzione a LED è un altro campo di applicazione tipico. La saldatura ad ultrasuoni viene utilizzata per collegare i chip a LED alle staffe, evitando il problema della resistenza termica causata dalla tradizionale cura della colla argento. Dopo che un grande produttore a LED ha introdotto una linea di produzione di saldatura ad ultrasuoni completamente automatica, la resistenza termica del prodotto è stata ridotta del 35%, l'efficienza della luce è stata aumentata dell'8%e i rischi di affidabilità causati dai residui di flusso sono stati completamente eliminati.
Nel campo della nuova energia, la saldatura ad ultrasuoni risolve il problema della saldatura di Busbar di pannelli solari. Rispetto alla saldatura tradizionale dell'aria calda, il processo ad ultrasuoni riduce la velocità di rottura delle celle della batteria dal 5% a meno dello 0,2%, aumentando al contempo la velocità di saldatura di 3 volte. Un'impresa fotovoltaica utilizza un sistema di saldatura ad ultrasuoni con posizionamento visivo integrato per ottenere una saldatura ad alta precisione completamente automatica di celle solari da 156 mm, con una capacità di produzione giornaliera media di 8.000 pezzi.
Nella produzione di apparecchiature di comunicazione 5G emergenti, la tecnologia di saldatura ad ultrasuoni si comporta bene nella confezione di filtri ad alta frequenza, array di antenne e altri componenti. Un produttore di attrezzature per stazioni di base utilizza un sistema ad ultrasuoni di frequenza ad alta alta frequenza a 60 kHz per ottenere una connessione affidabile con successo di giunti di saldatura di spaziatura 0,2 mm in dispositivi a onde millimetriche -