Pematerian Ultrasonik adalah teknologi kimpalan maju yang menggunakan tenaga getaran mekanikal yang tinggi untuk mencapai sambungan logam. Ia secara signifikan meningkatkan batasan kaedah pematerian tradisional dalam bahan khas kimpalan dengan memperkenalkan tenaga ultrasonik ke dalam proses pematerian. Teknologi ini berasal dari pertengahan abad ke -20 dan pada asalnya dibangunkan untuk menyelesaikan masalah kesukaran dalam aluminium kimpalan dan aloinya. Ia kini telah berkembang menjadi proses yang sangat diperlukan dalam bidang pembungkusan mikroelektronik dan pembuatan instrumen ketepatan.
Berbanding dengan teknologi pematerian tradisional, pematerian ultrasonik mempunyai beberapa kelebihan yang signifikan: pertama, ia dapat mencapai kimpalan pada suhu yang lebih rendah, mengurangkan risiko kerosakan kepada haba - komponen sensitif; Kedua, getaran ultrasonik dapat memusnahkan lapisan oksida pada permukaan logam tanpa memerlukan fluks yang menghakis; Ketiga, teknologi ini mempunyai keperluan yang agak rendah untuk persekitaran kimpalan, dan hasil kimpalan yang baik dapat diperolehi tanpa gas pelindung. Ciri -ciri ini menjadikan pematerian ultrasonik sangat sesuai untuk keperluan pembuatan produk yang semakin kecil dan canggih dalam industri elektronik moden.
Dari segi aplikasi perindustrian, peralatan pematerian ultrasonik telah digunakan secara meluas dalam bidang ketepatan yang tinggi seperti pembungkusan cip LED, pembuatan panel solar, pemasangan sensor mikroelektronik, dan pengeluaran peranti perubatan. Dengan perkembangan pesat industri baru seperti peralatan komunikasi 5G dan sistem pengurusan bateri kenderaan elektrik, permintaan untuk teknologi pematerian ultrasonik telah menunjukkan trend pertumbuhan yang berterusan.
2. Prinsip kerja peralatan pematerian ultrasonik
Prinsip teras sistem pematerian ultrasonik adalah dengan menggunakan kesan piezoelektrik untuk menukar tenaga elektrik menjadi getaran mekanikal frekuensi tinggi. Apabila isyarat elektrik yang tinggi -
Semasa proses kimpalan, getaran ultrasonik menghasilkan pelbagai kesan fizikal di antara muka hubungan antara pateri dan substrat: di satu tangan, daya ricih frekuensi yang tinggi terus memusnahkan filem oksida pada permukaan logam, mendedahkan logam tulen; Sebaliknya, kesan haba geseran menghasilkan suhu yang cukup untuk mencairkan solder secara tempatan, dan kesan peronggaan yang disebabkan oleh getaran menggalakkan aliran dan penyebaran solder cecair. Mekanisme tindakan komposit ini dapat mencapai ikatan metalurgi yang boleh dipercayai pada suhu yang lebih rendah daripada solder tradisional (biasanya 30 - 50 ° C lebih rendah daripada titik lebur solder).
Pemilihan frekuensi peralatan adalah parameter utama reka bentuk sistem, dan frekuensi operasi biasa termasuk 20kHz, 35kHz dan 60kHz. Frekuensi yang lebih rendah memberikan amplitud dan output tenaga yang lebih besar, sesuai untuk bahan kimpalan yang lebih tebal; Frekuensi yang lebih tinggi boleh mencapai kawalan yang lebih baik, sesuai untuk kimpalan ketepatan komponen mikro. Sistem pematerian ultrasonik maju moden sering dilengkapi dengan teknologi pengesanan frekuensi automatik, yang boleh menyesuaikan diri dalam masa nyata untuk mengekalkan keadaan resonan dan memastikan kecekapan penghantaran tenaga maksimum.
3. Bidang Permohonan dan Kes Tipikal
Peralatan pematerian ultrasonik memainkan peranan penting dalam bidang berteknologi tinggi. Dalam industri pembungkusan mikroelektronik, teknologi ini digunakan secara meluas untuk interkoneksi antara cip dan substrat, terutamanya untuk kimpalan kawasan kuasa besar (seperti modul IGBT). Pengeluar elektronik automotif yang dikenali sebagai sistem pematerian ultrasonik yang baik -
Pembuatan LED adalah satu lagi bidang aplikasi biasa. Pematerian ultrasonik digunakan untuk menyambungkan cip LED ke kurungan, mengelakkan masalah rintangan terma yang disebabkan oleh pengawetan gam perak tradisional. Selepas pengeluar LED yang besar memperkenalkan garis pengeluaran pematerian ultrasonik sepenuhnya, rintangan haba produk dikurangkan sebanyak 35%, kecekapan cahaya meningkat sebanyak 8%, dan risiko kebolehpercayaan yang disebabkan oleh sisa fluks telah dihapuskan sepenuhnya.
Dalam bidang tenaga baru, pematerian ultrasonik menyelesaikan masalah kimpalan busbar panel solar. Berbanding dengan kimpalan udara panas tradisional, proses ultrasonik mengurangkan kadar kerosakan sel bateri dari 5% hingga kurang daripada 0.2%, sambil meningkatkan kelajuan kimpalan sebanyak 3 kali. Perusahaan fotovoltaik menggunakan sistem kimpalan ultrasonik dengan kedudukan visual bersepadu untuk mencapai kimpalan ketepatan sepenuhnya automatik sepenuhnya sel -sel solar 156mm, dengan kapasiti pengeluaran harian purata 8,000 keping.
Dalam pembuatan peralatan komunikasi 5G yang muncul, teknologi pematerian ultrasonik berfungsi dengan baik dalam pembungkusan penapis frekuensi tinggi, susunan antena dan komponen lain. Pengeluar peralatan stesen pangkalan menggunakan sistem ultrasonik 60kHz tinggi - kekerapan untuk berjaya mencapai sambungan yang boleh dipercayai daripada sendi solder jarak 0.2mm dalam milimeter - peranti gelombang, dengan kehilangan penyisipan kurang daripada 0.1dB, yang memenuhi keperluan 5g tinggi -