Ultragarsinis litavimo būdas yra pažangi suvirinimo technologija, naudojanti aukštą - dažnio mechaninės vibracijos energiją, kad būtų pasiektas metalo jungtis. Tai žymiai pagerina tradicinių litavimo metodų, suvirinant specialias medžiagas, apribojimus, į litavimo procesą įvedant ultragarsinę energiją. Ši technologija atsirado XX amžiaus viduryje ir iš pradžių buvo sukurta siekiant išspręsti sunkumų suvirinant aliuminį ir jo lydinius. Dabar jis tapo nepakeičiamu procesu mikroelektroninių pakuočių ir tiksliųjų prietaisų gamybos srityse.
Palyginti su tradicine litavimo technologija, ultragarsinis litavimas turi keletą reikšmingų pranašumų: pirma, jis gali pasiekti suvirinimą žemesnėje temperatūroje, sumažindama šilumos pažeidimo riziką - jautrius komponentus; Antra, ultragarsinė vibracija gali veiksmingai sunaikinti metalo paviršiaus oksido sluoksnį, nereikalaujant korozinio srauto; Trečia, ši technologija turi palyginti žemus suvirinimo aplinkos reikalavimus, o gerus suvirinimo rezultatus galima gauti be apsauginių dujų. Šios savybės daro ultragarsinį litavimą, ypač tinkamą vis labiau miniatiūriniams ir moderniems gaminių gamybos poreikiams šiuolaikinėje elektronikos pramonėje.
Kalbant apie pramoninę programą, ultragarsinė litavimo įranga buvo plačiai naudojama aukštuose tikslumo laukuose, tokiuose kaip LED lustų pakuotė, saulės kolektorių gamyba, mikroelektroninio jutiklio surinkimas ir medicinos prietaisų gamyba. Sparčiai plėtojant kylančias pramonės šakas, tokias kaip 5G ryšio įranga ir elektrinių transporto priemonių akumuliatorių valdymo sistemos, ultragarso litavimo technologijos paklausa parodė nuolatinę augimo tendenciją.
2. Ultragarsinės litavimo įrangos darbo principas
Pagrindinis ultragarsinės litavimo sistemos principas yra naudoti pjezoelektrinį efektą, norint paversti elektrinę energiją į didelę - dažnio mechaninę vibraciją. Kai didelis - dažnio elektrinis signalas veikia pjezoelektriniu keitikliu, keitiklis sukels ultragarso dažnio vibraciją 20 kHz į 60 kHz, kuris sustiprina rago (amplitudės keitikliu) ir perduodamas į suvirinimo įrankio galvutę.
Suvirinimo proceso metu ultragarsinė vibracija sukuria įvairius fizinius efektus kontaktinėje sąsajoje tarp litavimo ir substrato: Viena vertus, aukšta - dažnio šlyties jėga tiesiogiai sunaikina oksido plėvelę ant metalo paviršiaus, atskleisdama gryną metalą; Kita vertus, trinties šilumos efektas sukuria pakankamai temperatūros, kad būtų galima ištirpinti litavimą vietoje, o vibracijos sukeltas kavitacijos efektas skatina skysčio litavimo srautą ir difuziją. Šis sudėtinis veikimo mechanizmas gali pasiekti patikimą metalurginį surišimą daug žemesnėje temperatūroje nei tradicinis litavėjas (paprastai 30 - 50 ° C mažesnis už lydmetalio lydymosi tašką).
Įrangos dažnio pasirinkimas yra pagrindinis sistemos projektavimo parametras, o bendrieji veikimo dažniai apima 20 kHz, 35 kHz ir 60 kHz. Mažesni dažniai suteikia didesnę amplitudę ir energijos išėjimą, tinkamą suvirinimo storesnėms medžiagoms; Aukštesni dažniai gali pasiekti smulkesnį valdymą, tinkamą tiksliai suvirinti mikro komponentus. Šiuolaikinės pažengusios ultragarsinės litavimo sistemos dažnai yra aprūpintos automatiniu dažnio stebėjimo technologija, kuri realiuoju laiku gali sureguliuoti, kad išlaikytų rezonansinę būseną ir užtikrintų maksimalų energijos perdavimo efektyvumą.
3. Taikymo laukai ir tipiniai atvejai
Ultragarsinė litavimo įranga vaidina pagrindinį vaidmenį daugelyje aukštų - technologijų laukų. Mikroelektronikos pakuočių pramonėje ši technologija yra plačiai naudojama sujungimui tarp lustų ir substratų, ypač dideliam - galios prietaisų suvirinimui plotui (pvz., IGBT moduliams). Žinomas žinomas automobilių elektronikos gamintojas naudoja daugialypę galvos ultragarsinę litavimo sistemą, kad pasiektų masinę galios modulių gamybą, o litavimo jungtinio derliaus greitis padidėjo nuo 92%tradicinio metodo iki 99,8%, tuo pačiu sumažinant šilumą paveiktoje zonoje 60%.
LED gamyba yra dar vienas tipiškas programų laukas. Ultragarsinis litavimas naudojamas LED lustų prijungimui prie skliaustų, išvengiant šiluminio pasipriešinimo problemos, kurią sukelia tradicinis sidabro klijų kietėjimas. Po to, kai didelis LED gamintojas pristatė visiškai automatinę ultragarso litavimo liniją, produkto šiluminis atsparumas sumažėjo 35%, šviesos efektyvumas padidėjo 8%, o srauto likučių sukelta patikimumo rizika buvo visiškai pašalinta.
Naujos energijos srityje ultragarsinis litavimo būdas išsprendžia saulės baterijų suvirinimo autobusų suvirinimo problemą. Palyginti su tradiciniu karšto oro suvirinimu, ultragarsinis procesas sumažina akumuliatorių ląstelių lūžio greitį nuo 5% iki mažiau nei 0,2%, tuo pačiu padidindamas suvirinimo greitį 3 kartus. Fotoelektrinėje įmonėje naudojama ultragarso suvirinimo sistema su integruota vaizdine padėtimi, kad pasiektų visiškai automatinį aukštą - Tikslų 156 mm saulės elementų suvirinimą, o vidutinis dienos gamybos pajėgumas yra 8000 vienetų.
Gaminant kylančią 5G ryšio įrangą, ultragarsinis litavimo technologija gerai veikia aukštų - dažnių filtrų, antenų masyvų ir kitų komponentų pakuotes. Bazinės stoties įrangos gamintojas naudoja 60 kHz aukščio - dažnio ultragarsinę sistemą, kad sėkmingai pasiektų patikimą 0,2 mm tarpų litavimo jungčių sujungimą milimetro - bangos įtaisais, o įterpimo praradimas yra mažesnis nei 0,1dB, o tai visiškai atitinka 5G aukščio - dažnio signalo perdavimo reikalavimus.