Ultrazvočno spajkanje je napredna tehnologija varjenja, ki za doseganje kovinske povezave uporablja visoko - frekvenčno mehansko vibracijsko energijo. Pomembno izboljša omejitve tradicionalnih metod spajkanja pri varjenju posebnih materialov z uvedbo ultrazvočne energije v postopek spajkanja. Ta tehnologija je nastala v sredini - 20. stoletja in je bila prvotno razvita za reševanje problema težav pri varjenju aluminija in njegovih zlitin. Zdaj se je razvil v nepogrešljiv postopek na poljih mikroelektronske embalaže in proizvodnje natančnih instrumentov.
V primerjavi s tradicionalno tehnologijo spajkanja ima ultrazvočno spajkanje več pomembnih prednosti: najprej lahko doseže varjenje pri nižji temperaturi, kar zmanjša tveganje za poškodbe toplotne občutljive komponente; Drugič, ultrazvočna vibracija lahko učinkovito uniči oksidno plast na kovinski površini brez potrebe po korozivnem toku; Tretjič, ta tehnologija ima razmeroma nizke zahteve za varilno okolje, dobre rezultate varjenja pa je mogoče dobiti brez zaščitnega plina. Zaradi teh značilnosti ultrazvočno spajkanje je še posebej primerno za vse bolj miniaturizirane in prefinjene potrebe proizvodnje izdelkov v sodobni elektronski industriji.
Glede na industrijske aplikacije se ultrazvočna spajkalna oprema pogosto uporablja na visokih - natančnih poljih, kot so embalaža LED čipov, proizvodnja sončnih plošč, sestavljanje mikroelektronskih senzorjev in proizvodnja medicinskih pripomočkov. S hitrim razvojem nastajajočih industrij, kot so komunikacijska oprema 5G in sistemi za upravljanje z električnimi vozili, je povpraševanje po ultrazvočni tehnologiji spajkanja pokazalo stalen trend rasti.
2. Delovno načelo ultrazvočne opreme za spajkanje
Ključno načelo ultrazvočnega sistema spajkanja je uporaba piezoelektričnega učinka za pretvorbo električne energije v visoko - frekvenčno mehansko vibracijo. Kadar visok - frekvenčni električni signal deluje na piezoelektrični pretvornik, bo pretvornik ustvaril ultrazvočno frekvenčno vibracijo 20kHz na 60kHz, ki se ojača z rogom (amplitudni pretvornik) in se prenaša na glavo varilnega orodja.
Med postopkom varjenja ultrazvočna vibracija povzroči različne fizične učinke na kontaktnem vmesniku med spajkanjem in substratom: na eni strani visoka - frekvenčna strižna sila neposredno uniči film oksida na kovinski površini, ki izpostavlja čisto kovino; Po drugi strani pa toplotni učinek trenja ustvari dovolj temperature za lokalno taljenje spajkanja, kavitacijski učinek, ki ga povzroča vibracije, spodbuja pretok in difuzijo tekočega spajkanja. Ta kompozitni akcijski mehanizem lahko doseže zanesljivo metalurško vezanje pri veliko nižji temperaturi kot tradicionalni spajkalnik (običajno 30 - 50 ° C nižje od tališča spajkalnika).
Izbira frekvence opreme je ključni parameter zasnove sistema, pogoste delovne frekvence pa vključujejo 20kHz, 35kHz in 60kHz. Nižje frekvence zagotavljajo večjo amplitudo in proizvodnjo energije, primerne za varjenje debelejše materiale; Višje frekvence lahko dosežejo lepši nadzor, primerno za natančno varjenje mikro komponent. Sodobni napredni ultrazvočni sistemi spajkanja so pogosto opremljeni s tehnologijo samodejne frekvence, ki se lahko v realnem času prilagodi za vzdrževanje resonančnega stanja in zagotavlja največjo učinkovitost prenosa energije.
3.
Ultrazvočna oprema za spajkanje ima ključno vlogo na številnih visokih - tehnoloških poljih. V industriji mikroelektronske embalaže se ta tehnologija pogosto uporablja za medsebojno povezanost med čipi in substrati, zlasti za veliko - območje varjenja napajalnih naprav (kot so IGBT moduli). Znani proizvajalec avtomobilske elektronike uporablja več - glavno ultrazvočni sistem spajkanja za doseganje množične proizvodnje modulov električne energije, stopnja donosa spajkega sklepa pa se je z 92%tradicionalne metode povečala na 99,8%, hkrati pa zmanjša toplotno območje za 60%.
LED proizvodnja je še eno tipično aplikacijsko polje. Ultrazvočno spajkanje se uporablja za povezovanje LED čipov na oklepaje, pri čemer se izognete težavi s toplotno odpornostjo, ki ga povzroča tradicionalno ukinitev srebra. Potem ko je velik proizvajalec LED uvedel popolnoma samodejno ultrazvočno proizvodno linijo spajkanja, se je toplotna odpornost izdelka zmanjšala za 35%, svetlobna učinkovitost se je povečala za 8%, tveganja zanesljivosti, ki jih povzročajo ostanki toka, pa so popolnoma odpravili.
Na področju nove energije ultrazvočno spajkanje rešuje problem z varjenjem sončnih panelov. V primerjavi s tradicionalnim varjenjem vročega zraka ultrazvočni postopek zmanjšuje hitrost loma baterijskih celic s 5% na manj kot 0,2%, hkrati pa poveča hitrost varjenja za 3 -krat. Fotovoltaično podjetje uporablja ultrazvočni varilni sistem z integriranim vizualnim pozicioniranjem, da doseže popolnoma samodejno visoko - natančno varjenje 156 mm sončnih celic, s povprečno dnevno proizvodno zmogljivostjo 8000 kosov.
Pri proizvodnji nastajajoče komunikacijske opreme 5G se ultrazvočna tehnologija spajkanja dobro znajde v embalaži visokih - frekvenčnih filtrov, antenskih nizov in drugih komponent. Proizvajalec opreme za osnovno postajo uporablja 60KHz visok - frekvenčni ultrazvočni sistem za uspešno doseganje zanesljive povezave 0,2 mm razmikov spajkalnih spojev v milimetrskih napravah - Vstavite izgubo manj kot 0,1 dB, kar v celoti izpolnjuje zahteve 5G visokega - prenosnega signala.