Ultraljudslödning är en avancerad svetsteknik som använder hög - Frekvensmekanisk vibrationsenergi för att uppnå metallanslutning. Det förbättrar avsevärt begränsningarna för traditionella lödmetoder för att svetsa specialmaterial genom att introducera ultraljudsenergi i lödningsprocessen. Denna teknik har sitt ursprung i mitten av 1900 -talet och utvecklades ursprungligen för att lösa svårighetsproblemet med att svetsa aluminium och dess legeringar. Det har nu utvecklats till en oundgänglig process inom områdena mikroelektronisk förpackning och precisionsinstrumenttillverkning.
Jämfört med traditionell lödningsteknologi har ultraljudslödning flera betydande fördelar: för det första kan den uppnå svetsning vid en lägre temperatur, vilket minskar risken för skador på värme - Känsliga komponenter; För det andra kan ultraljudsvibration effektivt förstöra oxidskiktet på metallytan utan behov av frätande flöde; För det tredje har denna teknik relativt låga krav för svetsmiljön, och goda svetsresultat kan erhållas utan skyddande gas. Dessa egenskaper gör att ultraljudslödning är särskilt lämplig för de alltmer miniatyriserade och sofistikerade produkttillverkningsbehoven inom den moderna elektronikindustrin.
När det gäller industriella applikationer har ultraljudslödutrustning använts i stor utsträckning i höga - Precisionsfält som LED -chipförpackningar, solpanelstillverkning, mikroelektronisk sensorenhet och produktion av medicintekniska produkter. Med den snabba utvecklingen av tillväxtindustrier såsom 5G -kommunikationsutrustning och system för hantering av batterihantering har efterfrågan på ultraljudslödningsteknik visat en kontinuerlig tillväxttrend.
2. Arbetsprincipen om ultraljudslödutrustning
Kärnprincipen för ultraljudslödningssystem är att använda piezoelektrisk effekt för att omvandla elektrisk energi till hög - frekvensmekanisk vibration. När den höga - frekvensen elektrisk signal verkar på piezoelektrisk givare kommer givaren att generera ultraljudsfrekvensvibration på 20 kHz till 60 kHz, vilket amplifieras av horn (amplitudomvandlare) och överförs till svetsverktygshuvudet.
Under svetsningsprocessen producerar ultraljudsvibration en mängd fysiska effekter vid kontaktgränssnittet mellan löd och underlag: Å ena sidan förstör hög - Frekvensskjuvkraft direkt oxidfilmen på metallytan och exponerar ren metall; Å andra sidan genererar friktionsvärmeeffekten tillräckligt med temperatur för att smälta lödet lokalt, och kavitationseffekt orsakad av vibration främjar flödet och diffusionen av flytande lödning. Denna sammansatta verkningsmekanism kan uppnå tillförlitlig metallurgisk bindning vid mycket lägre temperatur än traditionell löd (vanligtvis 30 - 50 ° C lägre än smältpunkten för löd).
Val av utrustningsfrekvens är en nyckelparameter för systemdesign, och vanliga driftsfrekvenser inkluderar 20 kHz, 35 kHz och 60 kHz. Lägre frekvenser ger större amplitud och energiproduktion, lämplig för svetsning av tjockare material; Högre frekvenser kan uppnå finare kontroll, lämplig för precisionssvetsning av mikrokomponenter. Moderna avancerade ultraljudslödningssystem är ofta utrustade med automatisk frekvensspårningsteknik, som kan justera i realtid för att upprätthålla det resonanta tillståndet och säkerställa maximal effektivitet för energiöverföring.
3. Applikationsfält och typiska fall
Ultrasonic lödutrustning spelar en nyckelroll i många höga - Tekniska fält. Inom mikroelektronikförpackningsindustrin används denna teknik allmänt för sammankopplingen mellan chips och underlag, särskilt för stor - Are -svetsning av kraftanordningar (såsom IGBT -moduler). En välkänd fordonselektroniktillverkare använder ett multi - ultraljudslödningssystem för att uppnå massproduktion av kraftmoduler, och lödfogens avkastningshastighet har ökat från 92%av den traditionella metoden till 99,8%, samtidigt som den drabbade zonen minskade med 60%.
LED -tillverkning är ett annat typiskt applikationsfält. Ultrasonic lödning används för att ansluta LED -chips till parentes, undvika det termiska motståndsproblemet orsakat av traditionell silverlimt härdning. Efter att en stor LED -tillverkare introducerade en helautomatisk ultraljudslödningsproduktionslinje minskades produktens termiska motstånd med 35%, ljuseffektiviteten ökades med 8%och tillförlitlighetsriskerna orsakade av flödesrester eliminerades fullständigt.
Inom området för ny energi löser ultraljudslödning problemet med svetsning av solpaneler. Jämfört med traditionell varmluftsvetsning minskar ultraljudsprocessen brytningshastigheten för battericeller från 5% till mindre än 0,2%, samtidigt som svetshastigheten ökar med 3 gånger. Ett fotovoltaiskt företag använder ett ultraljudssvetsningssystem med integrerad visuell positionering för att uppnå helautomatisk hög - Precisionssvetsning av 156 mm solceller, med en genomsnittlig daglig produktionskapacitet på 8 000 stycken.
Vid tillverkningen av framväxande 5G -kommunikationsutrustning presterar ultraljudslödningsteknologi bra i förpackningen av höga - frekvensfilter, antennuppsättningar och andra komponenter. En tillverkare av basstationsutrustning använder ett 60 kHz högt - Frekvens ultraljudssystem för att framgångsrikt uppnå tillförlitlig anslutning av 0,2 mm avstånd lödfogar i millimeter - Våganordningar, med en insättningsförlust på mindre än 0,1dB, vilket uppfyller kraven på 5G -hög - Frekvenssignalöverföring.