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超声波塑料焊接技术实例分析
发布时间:2019-1-12 9:45:07

超声波作用于热塑性的塑料接触面时,会产生每秒几万次的高频振动,这种达到一定振幅的高频振动,通过上焊件把超声能量传送到焊区,由于焊区即两个焊接的交界面处声阻大,因此会产生局部高温。又由于塑料导热性差,一时还不能及时散发,聚集在焊区,致使两个塑料的接触面迅速熔化,加上一定压力后,使其融合成一体。当超声波停止作用后,让压力持续几秒钟,使其凝固成型,这样就形成一个坚固的分子链,达到焊接的目的,焊接强度能接近于原材料强度。超声波塑料焊接的好坏取决于换能器焊头的振幅,所加压力及焊接时间等三个因素,焊接时间和焊头压力是可以调节的,振幅由换能器和变幅杆决定。这三个量相互作用有个适宜值,能量超过适宜值时,塑料的熔解量就大,焊接物易变形;若能量小,则不易焊牢,所加的压力也不能太大。

典型的如汽车行业里PC转向灯以及PMMA反射器的外罩和壳体的连接,目前用的最多的就是超声波塑料焊接技术,如图所示。


超声波塑料焊接技术


超声波金属焊接原理

超声波金属焊接原理是利用超声频率(超过16KHz)的机械振动能量,连接同种金属或异种金属的一种特殊方法.金属在进行超声波焊接时,既不向工件输送电流,也不向工件施以高温热源,只是在静压力之下,将框框振动能量转变为工件间的摩擦功、形变能及有限的温升.接头间的冶金结合是母材不发生熔化的情况下实现的一种固态焊接.因此它有效地克服了电阻焊接时所产生的飞溅和氧化等现象.超声金属焊机能对铜、银、铝、镍等有色金属的细丝或薄片材料进行单点焊接、多点焊接和短条状焊接.可广泛应用于可控硅引线、电器引线,芯片引线焊接。


芯片的封装结构示意图


典型的如集成芯片行业里引线的焊接,芯片的封装结构示意图如图所示。图中引线焊接到晶片上以及导线架应用最多的就是超声波焊接技术。下图为某一芯片内部金线焊接的X光射线照片。可以利用高纯度的金线(Au),铜线(Cu)或铝线(Al)把Pad和Lead通过焊接的方法连接起来。Pad是芯片上电路的外接点,Lead是LeadFrame上的连接点。W/B是芯片封装工艺中最为关键的一部工艺。

芯片内部金线焊接的X光射线照片

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