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了解超聲波塑料焊接

超聲波作用于熱塑性的塑料接觸面時,會產生每秒幾萬次的高頻振動,這種達到一定振幅的高頻振動,通過上焊件把超聲能量傳送到焊區,由于焊區即兩個焊接的交界面處聲阻大,因此會產生局部高溫。又由于塑料導熱性差,一時還不能及時散發,聚集在焊區,致使兩個塑料的接觸面迅速熔化,加上一定壓力后,使其融合成一體。當超聲波停止作用后,讓壓力持續幾秒鐘,使其凝固成型,這樣就形成一個堅固的分子鏈,達到焊接的目的,焊接強度能接近于原材料強度。超聲波塑料焊接的好壞取決于換能器焊頭的振幅,所加壓力及焊接時間等三個因素,焊接時間和焊頭壓力是可以調節的,振幅由換能器和變幅桿決定。這三個量相互作用有個適宜值,能量超過適宜值時,塑料的熔解量就大,焊接物易變形;若能量小,則不易焊牢,所加的壓力也不能太大。

典型的如汽車行業里PC轉向燈以及PMMA反射器的外罩和殼體的連接,目前用的最多的就是超聲波塑料焊接技術,如圖所示。

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超聲波金屬焊接原理

超聲波金屬焊接原理是利用超聲頻率(超過16KHz)的機械振動能量,連接同種金屬或異種金屬的一種特殊方法.金屬在進行超聲波焊接時,既不向工件輸送電流,也不向工件施以高溫熱源,只是在靜壓力之下,將框框振動能量轉變為工件間的摩擦功、形變能及有限的溫升.接頭間的冶金結合是母材不發生熔化的情況下實現的一種固態焊接.因此它有效地克服了電阻焊接時所產生的飛濺和氧化等現象.超聲金屬焊機能對銅、銀、鋁、鎳等有色金屬的細絲或薄片材料進行單點焊接、多點焊接和短條狀焊接.可廣泛應用于可控硅引線、電器引線,芯片引線焊接。

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典型的如集成芯片行業里引線的焊接,芯片的封裝結構示意圖如圖所示。圖中引線焊接到晶片上以及導線架應用最多的就是超聲波焊接技術。下圖為某一芯片內部金線焊接的X光射線照片??梢岳酶呒兌鹊慕鹁€(Au),銅線(Cu)或鋁線(Al)把Pad和Lead通過焊接的方法連接起來。Pad是芯片上電路的外接點,Lead是LeadFrame上的連接點。W/B是芯片封裝工藝中最為關鍵的一部工藝。

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