초음파 납땜은 높은 주파수 기계적 진동 에너지를 사용하여 금속 연결을 달성하는 고급 용접 기술입니다. 납땜 공정에 초음파 에너지를 도입하여 특수 재료를 용접 할 때 전통적인 납땜 방법의 한계를 크게 향상시킵니다. 이 기술은 20 세기 중반에 시작되었으며 원래 알루미늄 및 합금 용접의 어려움 문제를 해결하기 위해 개발되었습니다. 이제 마이크로 전자 포장 및 정밀 기기 제조 분야에서 필수 프로세스로 발전했습니다.
전통적인 납땜 기술과 비교할 때 초음파 납땜은 몇 가지 중요한 이점이 있습니다. 첫째, 더 낮은 온도에서 용접을 달성하여 열 감지 성분의 손상 위험을 줄일 수 있습니다. 둘째, 초음파 진동은 부식성 플럭스없이 금속 표면의 산화물 층을 효과적으로 파괴 할 수있다. 셋째,이 기술은 용접 환경에 대한 요구 사항이 상대적으로 낮으며 보호 가스없이 우수한 용접 결과를 얻을 수 있습니다. 이러한 특성으로 인해 초음파 납땜은 현대 전자 산업에서 점점 더 소형화되고 정교한 제품 제조 요구에 특히 적합합니다.
산업 응용 측면에서, 초음파 납땜 장비는 LED 칩 포장, 태양 전지판 제조, 마이크로 전자 센서 어셈블리 및 의료 기기 생산과 같은 고정밀 필드에서 널리 사용되었습니다. 5G 통신 장비 및 전기 차량 배터리 관리 시스템과 같은 신흥 산업의 빠른 개발로 초음파 납땜 기술에 대한 수요는 지속적인 성장 추세를 보여주었습니다.
2. 초음파 용매 장비의 작동 원리
초음파 용매 시스템의 핵심 원리는 전기 에너지를 고주파 기계적 진동으로 변환하기 위해 압전 효과를 사용하는 것입니다. 높은 주파수 전기 신호가 압전 변환기에 작용할 때, 트랜스 듀서는 20kHz에서 60kHz의 초음파 주파수 진동을 생성하며, 이는 혼 (진폭 변환기)에 의해 증폭되고 용접 공구 헤드로 전송됩니다.
용접 공정 동안, 초음파 진동은 솔더와 기판 사이의 접촉 인터페이스에서 다양한 물리적 효과를 생성합니다. 한편으로, 높은 주파수 전단력은 금속 표면의 산화물 필름을 직접 파괴하여 순수한 금속을 노출시킵니다. 한편, 마찰 열 효과는 솔더를 국소 적으로 녹일 수있는 충분한 온도를 생성하고, 진동으로 인한 캐비테이션 효과는 액체 솔더의 흐름과 확산을 촉진한다. 이 복합 작용 메커니즘은 전통적인 솔더보다 훨씬 낮은 온도에서 신뢰할 수있는 야금 결합을 달성 할 수 있습니다 (일반적으로 솔더의 용융점보다 30 - 50 ° C가 낮습니다).
장비 주파수 선택은 시스템 설계의 주요 매개 변수이며 일반적인 작동 주파수에는 20kHz, 35kHz 및 60kHz가 포함됩니다. 더 낮은 주파수는 더 큰 진폭 및 에너지 출력을 제공하며, 두꺼운 재료를 용접하는 데 적합합니다. 더 높은 주파수는 마이크로 성분의 정밀 용접에 적합한 더 미세한 제어를 달성 할 수 있습니다. 현대의 고급 초음파 납땜 시스템에는 종종 자동 주파수 추적 기술이 장착되어있어 공진 상태를 유지하고 최대 에너지 전송 효율을 보장하기 위해 실시간으로 조정할 수 있습니다.
3. 응용 분야 및 일반적인 경우
초음파 납땜 장비는 많은 높은 기술 분야에서 중요한 역할을합니다. 미세 전자 포장 산업 에서이 기술은 칩과 기판 간의 상호 연결에 널리 사용됩니다. 잘 알려진 자동차 전자 제품 제조업체는 다중 - 헤드 초음파 납땜 시스템을 사용하여 전력 모듈의 대량 생산을 달성하며, 솔더 관절 수율 속도는 기존 방법의 92%에서 99.8%로 증가한 동시에 열 영향 구역을 60%줄였습니다.
LED 제조는 또 다른 전형적인 응용 분야입니다. 초음파 납땜은 LED 칩을 브래킷에 연결하는 데 사용되어 전통적인 은색 접착제 경화로 인한 열 저항 문제를 피합니다. 대규모 LED 제조업체가 완전 자동 초음파 납땜 생산 라인을 도입 한 후, 제품의 열 저항은 35%감소하고 광 효율은 8%증가했으며 플럭스 잔류 물로 인한 신뢰성 위험이 완전히 제거되었습니다.
새로운 에너지 분야에서 초음파 납땜은 태양 전지판의 버스 바 용접 문제를 해결합니다. 기존의 온수 용접과 비교하여 초음파 공정은 배터리 셀의 파손 속도를 5%에서 0.2% 미만으로 줄이고 용접 속도를 3 배 증가시킵니다. 태양 광 기업은 통합 시각적 위치가있는 초음파 용접 시스템을 사용하여 156mm 태양 전지의 완전 자동 고수 - 정밀 용접을 달성하며 평균 일일 생산 용량은 8,000 조각입니다.
떠오르는 5G 통신 장비의 제조에서 초음파 납땜 기술은 높은 주파수 필터, 안테나 어레이 및 기타 구성 요소의 포장에서 잘 작동합니다. 베이스 스테이션 장비 제조업체는 60kHz 높이의 주파수 초음파 시스템을 사용하여 밀리미터 - 웨이브 장치의 0.2mm 간격 솔더 조인트를 0.1dB 미만의 삽입 손실로 5G - 주파수 신호 전송의 요구 사항을 완전히 충족시킵니다.