热声焊机超声系统的设计和优化
超声波焊接头设计方法
超声波焊接头设计方法超声波焊接头的设计需要遵循一些关键原则和步骤，以确保其能有效地将超声波能量传递到待焊接的材料上，同时避免对材料造成损伤。
以下是一些设计超声波焊接头的基本步骤和注意事项：1. 确定应用需求：首先，需要明确焊接头的应用需求，例如焊接的材料类型、焊接的厚度、焊接的速度等。
这些参数将直接影响焊接头的设计。
2. 选择合适的材料：根据应用需求，选择能够承受超声波振动和高温的合适材料，同时确保材料具有良好的声学特性和耐腐蚀性。
3. 设计合适的结构：焊接头的结构应该能够有效地将超声波能量传递到待焊接的材料上，同时避免过度加热或损伤材料。
可以考虑使用不同的振动模式、振幅和频率来优化焊接头的结构。
4. 确定合适的尺寸：根据应用需求和材料特性，确定焊接头的直径、长度和振幅等参数。
这些参数将直接影响焊接头的效率和效果。
5. 优化设计：通过实验和仿真，对焊接头的设计进行优化，以提高其效率和可靠性。
可以尝试不同的材料、结构和参数组合，以找到最佳的设计方案。
6. 测试和验证：在生产之前，对焊接头进行测试和验证，以确保其性能符合要求。
测试可以包括焊接效果、效率、寿命等方面的评估。
7. 考虑安全性：在设计和测试过程中，应始终考虑安全性。
确保焊接头不会对操作员或材料造成伤害，同时遵循相关的安全标准和规范。
8. 优化生产工艺：在生产过程中，应考虑焊接头的可制造性和成本。
选择合适的制造工艺和材料，以确保焊接头的质量和效率，同时控制生产成本。
总之，超声波焊接头的设计需要综合考虑应用需求、材料特性、结构、尺寸、优化设计、测试和验证、安全性以及生产工艺等多个方面。
通过不断尝试和改进，可以找到最佳的设计方案，提高焊接的效率和可靠性。
《电子工业专用设备》第40卷(2011)目次总汇编
Ｉ 制 造 技 术 与设 备 Ｃ
大角度离子注入机的束纯度控制 …………………………………………………………… 王迪平 ，孙 勇 １ １ ． ２
集 成 电路塑封 模 具错位 、 偏心 问题探 讨 …… ……… …… ……… …… …… ……… ． ． …… …… ． …… ． 魏存 晶 １ ４ — ２ 多 晶制 绒工 艺与 设备 的研 究 … ……… ……… …… …… ……… …… …… ……… … 于 皓洁 ， 立 ， 林 姚雁 林 １ ７ ． ２ 光纤 拉丝机 一机 两炉 的设计 改造 … ……… …… ……… …… …… ……… …… ……… ……… …… 一 立起 ２２ 刘 ．４
清 洗 技 术 与 设 备
单 晶圆兆 声清洗 技术研 究及 兆声 喷头 方案优 化 … ……… …… ……… …… …… 刘永 进 ， 杜建 科 ， 小强 １１ 冯 ．５ 气动 增压 泵在单 片 晶圆清洗 过程 中的应用 … …… ……… …… ……… …… …… 杜 建科 ， 刘永 进 ， 小强 １１ 冯 ．８
一
种 Ｌ Ｄ环形 照 明的设计 方法 ……… …… ……… …… …… ……… …… …… ……… …… ………于丽 娜 １．６ Ｅ １ ２
Ｘ— ｙ检 测技 术在 Ｐ Ｂ组 装领域 中的应用 … …… ……… …… …… ……… …… ……… …… …… … 飞 ｌ一 ｒ ａ Ｃ 鲜 ｌ３ １ 大直径 探 针 台的晶 圆 自动传 输系 统 …… …… ……… …… …… ……… …… …… 谭立 杰 ， 洪宇 ， 王 王文举 １．６ １ ３
固晶机整机布局与效率研究 ………………………………………………………… 周庆亚， 静， 郝 石艺楠 ２２ ． ７
－
电 子 工 业 苣 用 设 备
超声波焊接线的设计与超声波焊接机的调试
超声波焊接线的设计与超声波焊接机的调试2009-04-23 09:391.强度无法达到欲求标准。
当然我们必须了解超音波熔接作业的强度绝不可能达到一体成型的强度，只能说接近于一体成型的强度，而其熔接强度的要求标准必须仰赖于多项的配合，这些配合是什么呢？※塑料材质：ABS与ABS相互相熔接的结果肯定比ABS与PC相互熔接的强度来的强，因为两种不同的材质其熔点也不会相同，当然熔接的强度也不可能相同，虽然我们探讨ABS与PC这两种材质可否相互熔接？我们的答案是绝对可以熔接，但是否熔接后的强度就是我们所要的？那就不一定了！而从另一方面思考假使ABS与耐隆、PP、PE相熔的情形又如何呢？如果超音波HORN瞬间发出150度的热能，虽然ABS材质己经熔化，但是耐隆、PVC、PP、PE只是软化而已。
我们继续加温到270度以上，此时耐隆、PVC、PP、PE已经可达于超音波熔接温度，但ABS材质已解析为另外分子结构了！由以上论述即可归纳出三点结论：１.相同熔点的塑料材质熔接强度愈强。
２.塑料材质熔点差距愈大，熔接强度愈小。
３.塑料材质的密度愈高（硬质）会比密度愈低（韧性高）的熔接强度高。
２.制品表面产生伤痕或裂痕。
在超音波熔接作业中，产品表面产生伤痕、结合处断裂或有裂痕是常见的。
因为在超音波作业中会产生两种情形：1.高热能直接接触塑料产品表面 2.振动传导。
所以超音波发振作用于塑料产品时，产品表面就容易发生烫伤，而1m/m以内肉厚较薄之塑料柱或孔，也极易产生破裂现象，这是超音波作业先决现象是无可避免的。
而在另一方面，有因超音波输出能量的不足(分机台与HORN上模)，在振动摩擦能量转换为热能时需要用长时间来熔接，以累积热能来弥补输出功率的不足。
此种熔接方式，不是在瞬间达到的振动摩擦热能，而需靠熔接时间来累积热能，期使塑料产品之熔点到达成为熔接效果，如此将造成热能停留在产品表面过久，而所累积的温度与压力也将造成产品的烫伤、震断或破裂。
超声波焊接设计要求
超声波焊接设计要求导言：超声波焊接是一种常用的金属焊接方法，它利用超声波振动来产生热量，从而实现材料的焊接。
在超声波焊接的设计过程中，需要考虑一系列的要求和指导原则，以确保焊接质量和工艺稳定性。
本文将就超声波焊接设计的要求进行详细阐述。
一、焊接部件的设计要求1. 材料选择：焊接部件的材料选择应根据焊接的要求来确定。
常见的焊接材料包括金属、塑料、陶瓷等。
在选择材料时，应考虑其导热性、熔点、熔化温度范围等因素。
2. 接头设计：焊接接头的设计应符合力学原理，确保焊接强度和密封性。
接头的形状和尺寸应适当选择，以确保焊接过程中的振动传递和能量转化。
3. 表面处理：焊接部件的表面处理对焊接质量有重要影响。
在进行超声波焊接前，应确保焊接部件的表面清洁、平整，以避免焊接时出现气泡、脱离等问题。
二、焊接设备的设计要求1. 超声波振动系统：焊接设备中的超声波振动系统是实现焊接的核心部分。
其设计应考虑频率、功率、振幅等参数的选择，以及振动传递的稳定性和可靠性。
2. 压力系统：焊接设备中的压力系统用于施加焊接压力。
压力的大小应根据焊接材料和接头的要求来确定，并确保其稳定、均匀施加在焊接部件上。
3. 控制系统：焊接设备的控制系统用于控制焊接过程中的参数，如振动频率、压力大小、焊接时间等。
控制系统的设计应可靠、灵活，以满足不同焊接要求。
三、焊接过程的设计要求1. 焊接参数的选择：焊接过程中的参数选择对焊接质量和工艺稳定性至关重要。
应根据焊接材料、接头形状和尺寸等因素，合理选择振动频率、压力大小、焊接时间等参数。
2. 焊接速度的控制：焊接速度的控制直接影响焊接质量。
过快的焊接速度容易导致焊接不充分，而过慢的焊接速度则容易造成热损伤。
应根据焊接部件的要求，控制焊接速度在适当范围内。
3. 焊接过程的监测：焊接过程中的监测对于及时发现焊接缺陷和调整焊接参数至关重要。
可以利用传感器监测焊接过程中的温度、压力等参数，并通过控制系统进行实时监测和调整。
超声波焊接机设计方案
超声波焊接机设计方案一、引言在现代制造业中，焊接技术被广泛应用于各个领域，其中超声波焊接技术因其高效、节能、无污染等优点而备受关注。
本文将提出一种超声波焊接机的设计方案，旨在实现高质量的焊接效果，提高生产效益。
二、设计目标1. 提高焊接效率：减少焊接时间，提高生产效率。
2. 确保焊接质量：保证焊接接头的强度和牢固性。
3. 降低能量消耗：采用节能的设计方案，减少能源消耗。
4. 提高操作便捷性：简化机器操作流程，减少操作人员的技术要求。
三、设计内容1. 设备结构设计超声波焊接机主要由超声波振动系统、焊接头、焊接压力系统和控制系统四个主要部分组成。
整体结构应稳固，确保焊接时不发生震动，同时尽量减少噪音对操作人员的影响。
各个部件之间的连接采用高强度的螺纹或焊接方式，以确保焊接机的稳定性。
2. 超声波振动系统设计超声波振动系统是超声波焊接机的核心部件，其设计关乎到焊接效果和质量。
为了提高焊接效率，应选用高频率的超声波振动系统，一般在20kHz到40kHz之间。
同时，振动系统的附件如换能器和焊接头应采用高性能的材料，以提高换能效率和焊接质量。
3. 焊接头设计焊接头是超声波焊接的关键部件，其结构设计直接影响到焊接质量。
焊接头应根据被焊接材料的特性进行设计，确保焊接面积均匀，焊缝牢固。
此外，焊接头的几何形状和角度也会影响焊接质量，应根据具体需求进行合理设计。
4. 焊接压力系统设计焊接压力是超声波焊接的重要参数，对焊接质量起着关键作用。
焊接压力系统应能够提供稳定的焊接压力，同时具备控制焊接头合适压力的能力。
为了减小焊接过程中的振动和噪音，焊接压力应呈现均匀的分布。
5. 控制系统设计控制系统是超声波焊接机的大脑，负责监控和控制整个焊接过程。
设计控制系统时，应考虑到操作的简便性和灵活性，提供丰富的参数调节和设定功能。
同时，控制系统应具备实时监测和反馈功能，及时发现并纠正焊接过程中的异常。
四、设计优势1. 高效节能：超声波焊接机的设计方案能够提高焊接速度，减少能源消耗，实现高效节能的焊接过程。
超声波在焊接应用中的研究与发展
超声波在焊接应用中的研究与发展超声波技术是一种通过高频振动传递能量的方法，近年来在工业领域得到了广泛的应用。
其中，在焊接领域，超声波技术具有独特的优势，并得到了不断的研究和发展。
首先，超声波在焊接中的应用可以实现高效快速的焊接。
传统的焊接方法需要加热材料以达到熔化的温度，而超声波焊接是一种冷焊接技术，可以在较短的时间内实现材料的焊接，从而提高生产效率。
同时，超声波焊接可以在焊接过程中不增加额外的热源，从而减少了能源的消耗，降低了生产成本。
其次，超声波焊接技术具有高强度的焊接效果。
由于超声波的高频振动可以产生较大的机械应力，因此能够在焊接接头处实现更好的结合。
超声波焊接不仅可以焊接金属材料，还可以焊接塑料、玻璃等非金属材料，因此具有广泛的应用前景。
此外，超声波焊接还可以实现焊接接头的无气孔化，从而提高焊接接头的质量。
超声波焊接技术的发展离不开材料科学的支持。
材料科学的研究为超声波焊接提供了更多的选择。
例如，在金属焊接中，研究者通过改变焊接材料的成分和结构，进一步提高了焊接接头的强度和可靠性。
在塑料焊接方面，研究者通过探索不同材料的焊接参数和工艺条件，实现了对不同塑料材料的焊接。
这些研究为超声波焊接技术的应用提供了更多的可能性和发展方向。
同时，随着先进制造技术的发展，超声波焊接技术也不断得到改进和创新。
例如，研究者通过使用激光辅助焊接、磁力辅助焊接等新技术，进一步提高了焊接接头的质量和强度。
此外，超声波焊接技术与机器人技术的结合，实现了焊接过程的自动化和智能化，提高了生产效率和质量控制能力。
总之，超声波在焊接应用中的研究与发展已经取得了显著的进展。
超声波能够实现高效快速的焊接，具有高强度的焊接效果，同时能够应用于不同材料的焊接。
此外，通过材料科学的研究和与其他先进制造技术的结合，超声波焊接技术不断得到改进和创新。
相信随着科技的进步，超声波焊接技术在未来将会有更广阔的应用前景，为工业生产带来更多的便利和效益。
超声波焊接机的设计与性能优化研究
超声波焊接机的设计与性能优化研究超声波焊接是一种利用超声波振动在工件接触面上产生摩擦热来实现材料的焊接的方法。
它具有焊接速度快、无需添加焊接材料、焊接接头质量好等优点，广泛应用于汽车、电子、塑料制品等领域。
设计和性能的优化对于提高超声波焊接机的工作效率和焊接接头的质量至关重要。
一、超声波焊接机的设计超声波焊接机的设计主要包括以下几个方面：超声波振动系统、焊接工作台、焊接传动系统、控制系统等。
1. 超声波振动系统：超声波振动系统是超声波焊接机的核心部分，其主要由超声波发生器、转换器和焊接头组成。
超声波发生器产生高频电能，通过转换器将电能转换为机械振动，再通过焊接头将振动传递到工件接触面上。
在设计超声波振动系统时，需要考虑超声波频率、功率、振动角度等参数的选择，以及超声波发生器和转换器的匹配。
2. 焊接工作台：焊接工作台是用于固定工件和焊接头的平台，其稳定性对于焊接接头的质量和一致性至关重要。
在设计焊接工作台时，需要考虑工作台的尺寸、材料、夹持力等因素，以确保工件能够牢固固定且焊接过程中不产生松动或变形。
3. 焊接传动系统：焊接传动系统主要用于控制焊接头的运动轨迹和焊接压力。
在设计焊接传动系统时，需要考虑焊接速度、焊接压力、运动精度、稳定性等因素，以确保焊接接头的质量和一致性。
4. 控制系统：控制系统是超声波焊接机的大脑，用于实现焊接过程中各个参数的控制和监测。
在设计控制系统时，需要考虑控制方式、传感器选择、数据采集和处理等因素，以确保焊接机的稳定性和可靠性。
二、性能优化研究为了提高超声波焊接机的性能和焊接接头的质量，可以从以下几个方面进行性能优化研究：1. 材料选择：合适的焊接材料对于焊接接头的质量和强度至关重要。
根据焊接工件的特性和要求，选择合适的焊接材料，以提高焊接接头的可靠性和耐久性。
2. 超声波频率优化：超声波频率的选择对于焊接接头的质量和焊接效率有很大影响。
通过优化超声波频率，可以提高焊接速度和焊接接头的一致性。
超声波焊接线设计标准
超声波焊接线设计标准一、引言超声波焊接线作为工业生产中常见的焊接设备，其设计标准对于设备的稳定性、安全性和生产效率至关重要。
本标准旨在规范超声波焊接线的设计要求，以确保设备在使用过程中能够满足相关的安全和质量要求。
二、标准适用范围本标准适用于生产厂家设计制造的超声波焊接线，旨在规定其结构、性能、安全等方面的要求。
三、术语和定义1. 超声波焊接线：利用超声波振动产生热量，实现材料的焊接的设备。
2. 控制系统：指超声波焊接线的自动控制系统，用于控制焊接参数、监测设备状态等。
3. 脉冲功率：焊接过程中超声波振动产生的功率。
4. 工作台面积：焊接线工作台的有效焊接面积。
四、设计要求1. 结构设计1.1 确保超声波焊接线的结构设计符合相关机械设计标准，具有足够的稳定性和承载能力。
1.2 设备应采用模块化设计，易于维护和更换零部件。
1.3 为确保操作人员的安全，设备应具有防护装置，避免操作人员接触运动部件和高温部件。
2. 功能设计2.1 控制系统应具备稳定可靠的功能，能够实现焊接参数的准确控制和自动监测。
2.2 设备应具备自动化功能，能够实现自动开启、关闭、调节焊接参数等操作。
2.3 设备应具备故障诊断功能，能够对设备状态进行实时监测，并在出现故障时自动停机。
3. 焊接性能3.1 设备应具备稳定的脉冲功率输出，能够满足不同材料的焊接要求。
3.2 工作台面积应根据生产需要设计，确保能够容纳相应的工件进行焊接。
五、质量要求1. 设备应符合相关国家标准和法规的要求，具有合格的检测报告。
2. 设备应具有完整的生产和质量记录，确保生产过程的可追溯性和可控制性。
3. 在出厂前，设备应经过严格的性能测试和质量检验，确保设备的正常运行和使用寿命。
六、安全要求1. 设备应设置标识，清晰明确地标注相关的安全警示信息。
2. 设备应采用可靠的安全保护装置，避免因操作不当或设备故障导致的意外伤害。
3. 设备应符合相关的电气安全标准，保证设备在电气方面的安全性。
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率 的变 化 ，故 又 要 使 换 能器 工 作 在 一 定 的频 率 范
围 ， 问题 已通 过 前 面 介 绍 的 频 率 自动 跟 踪解 决 ； 该 （） 幅 根 据 工 艺 要 求 ， 理 设 计 聚 能 器 ， ２振 合 使 振幅放大到工艺要求 ；
耗 。所 用 的力 矩 不 可过 大 ， 否则 会 导致 聚 能 器截 面 的变 形 ， 而 降低 整个 超 声 系统 的性 能 。 从
２ 压 电 陶 瓷 换 能 器 的 设 计
热 声 金 丝 键 合 机 的压 电 陶 瓷换 能器 采 用 一 种 在 压 电 陶 瓷 圆 片 的两 端 面 夹 以金 属 块 而 组 成 的夹
心 式 换 能器 ， 称 为 复 合 式 换 能 器 ， 称 朗之 万 换 或 又 能器 ， 由前 后 金 属 盖 板 、 电 陶 瓷堆 、 应 力 螺 杆 、 压 预
Ｋｅ ｙｗｏ ｄｓ Ｕｌ ａ ｏ ｉ ／ｈ ｒ ｉ ｎ ｃ ｓ ｄｅ ｉ ｇ ｅ ｕｉ ｍｅ ｔ Ｕｌｒ ｓ ｎｉ ｓ ｔ ｍ ； ｓ ｄ ｒｎ ｑ ａ ｉｙ； ｒ ： ｔ ｓ ｎｃｔｅ ｒ ｍ ｏ ｉ ｏｌ ｒｎ ｑ ｐ ｎ ； ｔａ ｏ ｃ ｙｓｅ ｏｌ ｅ ｉ ｇ ｕ ｌｔ ｓ ｄ ｒｎ ｌ ｉｙ ｏｌ ｅ ｉ ｇ ｖｅｏｃｔ
参考文献 ：
（） 动 模式 适 当选 择 压 电晶 片和 聚 能器 的外 ３振 形 尺 寸 ， 其 远 离 径 向振 动模 式 的 谐 振 频 率 ， 而 使 从 消 除 或抑 制 寄生 的径 向振 动 ；
（ ） 能器 的安 装所 有 的聚 能器 都 存在 着 一 个 ４换
Ｊ止 ｊ
合 组 装 技 术 最 为 关 键 的工 艺技 术 之 一 。丝 焊 的质
量 、 可 靠 性 直 接 决 定 了微 波 集 成 组 件 的性 能 和 寿 命 。 声焊 机 是 实现 丝 焊 的 关 键 设 备 ， 超 声 系 统 热 而
１ 超 声 波 发 生 器
超 声 波 发 生 器 是 向 换 能 器 提 供 超 声 频 电 能
ｏ ｌａｏ ｉ ｙｔｍ ｎ ｄ ｓ ｎ，ａ ｄ ｈ ｗ ｏ ａｊｓ ｔｅｗ ｏｅｓｓ ｍ ｏ ａｂ ｓ ｍａ ｈ ｎ ｏｄ ｒｔｅ ｆｕｔ ｓｎｃ ｓｓ ｒ ｅ ｉ ｅｉ ｇ ｎ ｏ ｔ ｄｕｔ ｈ ｈ ｌ ｙｔ ｔ ｅｔ ｔ ，ｉ ｒｅ ｅ ｃ ｈ
ｓ ｌｅｉｇ ｑ ａｉ ｎ ｏｄ ｒ ｇｖ ｌｃｔ ｆ ｈ ｑ ｉｍｅ ｔｃ ｎｂ ｄ ａ ｃ ｄ ｏ ｄ ｒｎ ｕ ｌｙ ａ ｄｓ ｌｅ ｉ ｅｏ ｉ ｏ ｅｅ ｕｐ ｎ ａ ｅａ ｖ ｎ ｅ ． ｔ ｎ ｙ ｔ
相连 。
目前 大 多 采 用 晶体 三 极 管 或 场 效 应 管 。 配 网络 匹
主 要 是 用 来 改 善 电 发 生 器 与 换 能 器 之 间 的 耦 合 程度 ， 以便 使 电发 生 器 输 出 的 功 率 高 效 率 地 传 输
给换 能器 。
本 设 计 选 用 了 美 国 Ｕ ＨＥ 公 司 的 １Ｇ—Ｓ Ｔ ０ Ｈ 超 声 波 发 生 器 ， 工 作 频 率 为 ６ Ｈ ， 大 超 声 其 ３ｋ ｚ 最 功 率 可 达 到 ５Ｗ ， 声 的 时 间为 ０１ １０ Ｓ 图 ２ 超 ．～ ． 。 所 示 为 电能 发 生 器 电路 原 理框 图 。
Ｄ ｅ ｉ ｎ ｎ ｐｔｍ ｉｅ ｏ ｔ ａ ｏ ｃ ｓ ｓｅ ｆ ｓｇ ａ ｄ ｏ ｉ ｚ ｆｕｌｒ ｓ ｎｉ ｙ ｔ ｍ ｏ
Ｕｌｒ ｓ ｎ ｃ ｔ ｒ ｉ ｎ ｃ ｓ ｌ ｒｎｇ ｅ ｔ ａ ｏ ｉ ／ ｈｅ ｍ ｏ ｉ ｏ ｄｅ ｉ ｑｕｉ ｅ ｔ ｐｍ ｎ
Ｍ ａＳｈ ｎ — ｈ ｎ ｅ ｇ ｓ ｅ ｇ，Ｓ ｎ Ｌｉｎ ｕ － ａ，Ｊｎ ｅ －ｉ ｉｇＷ ｎ ｌ
强 。压 电陶 瓷 的运 动 状态 由压 电方 程 ［］ 述 。 本 如描
文 中的 压 电振 子 处 于第 二类 边 界 条件 ， ： 械 夹 即 机
持 和 电学 短 路 。其 压 电方 程 为 ｅ型 ：
Ｔ ： ｃ Ｓ ｅＥ Ｅ— ，
Ｄ ＝ ｅ ＋ ｅＥ Ｓ Ｓ
（） １
式 中： 应力矢量 ； ｃ 一弹 性 矩 阵 ； Ｄ 一电通 密 度 矢量 ；
压 电 晶片 材 料 应 是机 械 及 介 电损 耗 较 低 而 压 电常 数 和 机 电转 换 系 数 较 高 ， 般 选 用 Ｐ Ｔ ４和 一 Ｚ－ Ｐ Ｔ ８等 发 射 型 大 功 率 材 料 ， 以实 现 高 效 率 的 能 Ｚ一
量 转 换 。压 电陶 瓷 环 片 间 及 压 电片 与 金 属 盖 板 之 间 通 常 用 弹 性 及 导 电 良好 的 铜 片 隔 开 并 作 为 电 极。 由于 压 电体 的抗 张 强 度 差 ， 以常常 通 过 金 属 所 块 及 夹 紧螺 杆 给 压 电 体施 加 预 压 力 ，使 压 电体 在
微 波 集 成 组 件 的制 造 过 程 中 ，大 量 使 用 微 波
混 合 组 装 技 术 ， 焊 （ ｒ Ｂ ｎ ｉｇ 技 术 是 微 波 混 丝 Ｗｉ ｏ ｄｎ ） ｅ
键 合 速 度 ， 图 １所 示 ， 声 焊 机 的超 声 系 统 由超 如 热 声 波 发 生 器 、 能 器 （ 括 压 电陶 瓷 换 能器 和 变 幅 换 包 杆） 以及 键 合 工 具 （ 刀 ） 成 。 劈 组
和 键 合 速度 。 简要介 绍超 声 系统各 组 成部 件 在 设计 中所 可 能 受到 的影 响 因素 ， 以及 系统 整体 如 何
协 调 ， 之 到 达 最佳 匹配 ， 而提 高设备 的键 合质 量 和键 合 速 度 。 使 从
关 键 词 ： 声 焊机 ； 声 系统 ； 合 质 量 ； 合 速 度 热 超 键 键 中 图分 类 号 ： Ｎ９ ８４ Ｔ ４． ３ 文 献标 识 码 ： Ｂ 文 章编 号 ：０ ４４ ０ （０ ０ －０ ８０ １ ０ －５ ７２ １ ）５０ ４ —４ １
收 稿 日期 ： ０ １０ — ８ ２ １ — ３０
－
电 子 工 业 毫 用 设 备
封装 与测试
图 １热 声焊机 的超 声 系统结 构图
振 荡 器 产 生 一 定 频 率 的 电 信 号 ， 用 以推 动 放 大
器 ， 虑 到 频 带 调 节 范 围 的 问 题 ， 般 采 用 他 激 考 一 式 振 荡 器 。放 大 器 将 振 荡 信 号 放 大 至 所 需 电平 ，
封 装 与 测 试
电 子 工 业 毫 用 设 备
Ｉ
热声 焊 机超 声 系统 的设 计 和优 化
马 生 生， 孙丽 娜 ， 井文 丽
（ 中国 电子 科技 集 团公 司第 二研 究所 ， 山西 太 原 ０ ０ ２ ） ３ ０ ４ 摘 要 ： 声 焊机 是 微 电子 封 装领 域 的关键 设 备 ，其 超 声 系统性 能的优 劣 直接 影 响 着键 合 质 量 热
－
电 子 工 业 毫 用 设 吝
封装与测试
要 的频 率 数 值 来 设 计 压 电换 能 器 和 聚 能器 ； 时 ， 同 由于 声 负载 阻抗 的变 化 ，将 会 带 来 换 能 器 谐 振 频
波 截 面 ， 波 节 面 处可 用其 他 装 置运 用 适 当的 力矩 在 对 整 个 换 能器 进 行 固 定 ，从 而 减 小 振 动 能量 的损
一
电极 片 和 绝 缘 管 组 成 。 图 ３为 复合 式 换 能 器 结 构 示意 图。 这 种 结 构 的优 点在 于 既 利 用 了压 电 陶 瓷 振 子 的纵 向效 应 ， 得 到 了较 低 的共 振 频 率 。 电陶 瓷 又 压
压 电矩 阵 ；
Ｓ 一应 变 矢 量 ；
固曩圄皿 （ 总第 １６ ９ 期）
图 ３ 复合 式换 能 器结构 示意 图
圆 片 的 极 化 方 向与 振 子 的厚 度 方 向一 致 ，压 电 陶 瓷 晶 堆 由若干 片 压 电陶 瓷 环 片 采 用 机 械 串联 而 电 路 并 联 的方 式 连 接 ， 邻 两 晶片 的极 化 方 向相 反 ， 相
使 得 各 晶 片 的纵 向振 动 同 相 叠 加 。 以保 证 压 电 陶 瓷 晶堆 能够 协 调 一 致 地 振 动 。 晶 片 的 数 量 一 般 为 偶 数 ， 以便 换 能 器 的前 后 盖 板 与 同一 极 性 的 电极
强烈 的振 动 时也 始 终 处 于压 缩 状 态 ，避 免 压 电体 的破 裂 。 杆 用 高强 度 的螺 栓 钢 制 成 。 后 金 属 盖 螺 前
图 ２ 超 声 波 发 生 器 电路 框 图
板 一 般 采 用 钢 、 、 铝 或 钛 合 金 材 料 ， 过 改 变 可 获 得 不 同 的 工作 频 率 和 声
测 ， 无桥 接 、 料球 丢 失、 路 、 焊 、 珠 、 应 焊 开 冷 锡 空 洞 （ 洞 不 大 于 焊 点 体 积 的 １％）以及 错 位 等 不 空 ５
良缺 陷 。
５ 回 流 焊 接 工 艺
６ 结 束 语
［ ］ 林书 玉． 声换 能器 的原理 及设计 ［ ． １ 超 Ｍ］ 北京 ： 科学 出
版 社 ， ０４ ２０ ． ［］ 陈 桂 生 ． 声 换 能器 设 计 ［ ］ ２ 超 Ｍ ． 北京 ： 洋 出版 社 ， ９４ 海 １８ ．
（ 接第２ 上 ７页 ）
装 Ｃ ＰＢ Ｓ ／ ＧＡ位 置 中 心 坐标 定义 等 等 。 ＣＳ ／ Ｇ 器 件 安 装 在 印 制 板 上 时 ， 须 保 证 ＰＢ Ａ 必
的一种 装置 ， 由振 荡 器 、 大 器 和 匹 配 电路 组 成 。 放
在 热 声 焊 机 中担 负 着 实现 电声 转 换 ，产 生超 声 振 动 ， 传 递 超 声 能 量 的重 任 ， 是 热 声 焊 机 的 核 心 部
件 。超 声 系 统 性 能 的优 劣 直 接 影 响着 键 合 质 量 和