Ultrasonik lehimleme, metal bağlantıya ulaşmak için yüksek - frekanslı mekanik titreşim enerjisi kullanan gelişmiş bir kaynak teknolojisidir. Lehimleme işlemine ultrasonik enerji getirerek özel malzemelerin kaynaklanmasındaki geleneksel lehimleme yöntemlerinin sınırlamalarını önemli ölçüde iyileştirir. Bu teknoloji, 20. yüzyılın ortalarından kaynaklanmıştır ve başlangıçta alüminyum ve alaşımlarının kaynaklanmasındaki zorluk sorununu çözmek için geliştirilmiştir. Şimdi mikroelektronik ambalaj ve hassas cihaz üretimi alanlarında vazgeçilmez bir süreç haline geldi.
Geleneksel lehimleme teknolojisi ile karşılaştırıldığında, ultrasonik lehimlemenin birkaç önemli avantajı vardır: birincisi, daha düşük bir sıcaklıkta kaynak sağlayabilir ve ısı hasarı riski - hassas bileşenler; İkincisi, ultrasonik titreşim, aşındırıcı akıya ihtiyaç duymadan metal yüzeyindeki oksit tabakasını etkili bir şekilde yok edebilir; Üçüncüsü, bu teknoloji kaynak ortamı için nispeten düşük gereksinimlere sahiptir ve koruyucu gaz olmadan iyi kaynak sonuçları elde edilebilir. Bu özellikler, ultrasonik lehimlemeyi özellikle modern elektronik endüstrisinde giderek daha minyatür ve sofistike ürün üretim ihtiyaçları için uygun hale getirir.
Endüstriyel uygulamalar açısından, ultrasonik lehimleme ekipmanı LED çip ambalajı, güneş paneli üretimi, mikroelektronik sensör düzeneği ve tıbbi cihaz üretimi gibi yüksek - hassas alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. 5G iletişim ekipmanı ve elektrikli araç pil yönetim sistemleri gibi gelişmekte olan endüstrilerin hızlı bir şekilde geliştirilmesiyle, ultrasonik lehimleme teknolojisine olan talep sürekli bir büyüme eğilimi göstermiştir.
2. Ultrasonik lehimleme ekipmanı çalışma prensibi
Ultrasonik lehimleme sisteminin temel prensibi, elektrik enerjisini yüksek - frekanslı mekanik titreşime dönüştürmek için piezoelektrik etki kullanmaktır. Yüksek - frekanslı elektrik sinyali piezoelektrik transdüser üzerinde hareket ettiğinde, dönüştürücü, boynuz (genlik dönüştürücü) ile amplifiye edilen ve kaynak aleti kafasına iletilen 20kHz ila 60kHz ultrasonik frekans titreşimi üretecektir.
Kaynak işlemi sırasında, ultrasonik titreşim lehim ve substrat arasındaki temas arayüzünde çeşitli fiziksel etkiler üretir: bir yandan, yüksek - frekans kesme kuvveti, metal yüzeyindeki oksit filmi doğrudan yok eder ve saf metal açığa çıkarır; Öte yandan, sürtünme ısı etkisi lehimi lokal olarak eritmek için yeterli sıcaklık üretir ve titreşimin neden olduğu kavitasyon etkisi sıvı lehimin akışını ve difüzyonunu destekler. Bu kompozit eylem mekanizması, geleneksel lehimden çok daha düşük sıcaklıkta güvenilir metalurjik bağı elde edebilir (genellikle lehimin erime noktasından 30 - 50 ° C daha düşük).
Ekipman frekansı seçimi sistem tasarımının temel bir parametresidir ve yaygın çalışma frekansları 20KHz, 35KHz ve 60KHz'dir. Daha düşük frekanslar, daha kalın malzemelerin kaynaklanması için uygun olan daha fazla genlik ve enerji çıkışı sağlar; Daha yüksek frekanslar, mikro bileşenlerin hassas kaynağı için uygun olan daha ince kontrol elde edebilir. Modern gelişmiş ultrasonik lehim sistemleri genellikle rezonant durumu korumak ve maksimum enerji iletim verimliliğini sağlamak için gerçek zamanlı olarak ayarlayabilen otomatik frekans izleme teknolojisi ile donatılmıştır.
3. Uygulama alanları ve tipik durumlar
Ultrasonik lehimleme ekipmanı birçok yüksek - teknoloji alanında önemli bir rol oynamaktadır. Mikroelektronik ambalaj endüstrisinde, bu teknoloji, özellikle güç cihazlarının (IGBT modülleri gibi) büyük - alan kaynağı için, yongalar ve substratlar arasındaki ara bağlantı için yaygın olarak kullanılmaktadır. İyi - bilinen bir otomotiv elektronik üreticisi, güç modüllerinin seri üretimini sağlamak için çok - kafa ultrasonik bir lehimleme sistemi kullanır ve lehim eklem verim hızı, geleneksel yöntemin%92'sinden%99.8'e yükselirken, ısı - etkilenen bölgeyi%60 azaltmıştır.
LED üretimi başka bir tipik uygulama alanıdır. Ultrasonik lehimleme, LED yongalarını parantezlere bağlamak için kullanılır ve geleneksel gümüş tutkal kürünün neden olduğu termal direnç probleminden kaçınır. Büyük bir LED üretici tam otomatik bir ultrasonik lehimleme üretim hattı getirdikten sonra, ürünün termal direnci%35 azaldı, ışık verimliliği%8 arttı ve akı kalıntısının neden olduğu güvenilirlik riskleri tamamen ortadan kaldırıldı.
Yeni enerji alanında, ultrasonik lehimleme güneş panellerinin bara kaynağı sorununu çözer. Geleneksel sıcak hava kaynağı ile karşılaştırıldığında, ultrasonik işlem pil hücrelerinin kırılma oranını% 5'den% 0.2'nin altına düşürürken, kaynak hızını 3 kat artırır. Bir fotovoltaik işletme, 156 mm'lik güneş hücrelerinin tam otomatik yüksek - hassas kaynağı elde etmek için entegre görsel konumlandırma ile ultrasonik bir kaynak sistemi kullanır ve günlük ortalama 8.000 adet üretim kapasitesi ile.
Ortaya çıkan 5G iletişim ekipmanlarının üretiminde, ultrasonik lehimleme teknolojisi, yüksek frekans filtrelerinin, anten dizilerinin ve diğer bileşenlerin ambalajında iyi performans gösterir. Bir baz istasyonu ekipmanı üreticisi, 5g yükseklik - frekans sinyal iletiminin gereksinimlerini tam olarak karşılayan 0.1dB'den az bir ekleme kaybı ile 0.2 mm aralıklı lehim derzlerinin milimetre - dalga cihazlarında güvenilir bir bağlantısını başarıyla elde etmek için 60kHz yüksek - frekanslı bir ultrasonik sistem kullanır.