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。
超声波焊接结构设计通用课件
智能化、自动化的焊接设备与工艺
随着工业4.0和智能制造的推进,智能化、自动化的焊接设备与工艺成为未来超声波焊接的发展趋势。 通过引入人工智能、机器学习等技术,可以实现焊接过程的自动化和智能化控制,提高焊接质量和效 率。
为了实现智能化、自动化的焊接,需要深入研究焊接过程的物理和化学机制,建立完善的焊接数据库 和知识库,开发高效的算法和模型,提高设备的智能化和自主化程度。同时,还需要加强与自动化、 计算机科学等领域的交叉合作,推动超声波焊接技术的创新发展。
感谢观 看
THANKS
表面处理不当
焊接前对材料表面进行清洁和预处理, 去除油污、氧化膜等,可以提高焊接 强度。
材料不匹配
不同材料的声阻抗差异可能导致能量 传递效率降低,影响焊接强度。解决 方法是选择声阻抗相匹配的材料或采 用特殊的超声波焊接参数。
焊接参数不当
调整合适的焊接时间、压力和功率等 参数,以达到最佳的焊接效果。
焊接变形的问题
超声波焊接结构设 计通用课件
目 录
• 超声波焊接结构设计中的挑战与 • 未来超声波焊接结构设计的发展
01
超声波焊接技术概述
超声波焊接的定义与原理
超声波焊接定义
振动传递
超声波焊接是一种利用高频振动能量 来实现塑料、金属等材料连接的工艺 方法。
焊头将振动能量传递至工件,使工件 产生摩擦热和塑性变形,从而实现工 件之间的连接。
03
超声波焊接结构设计实例
塑料焊接结构设计
超声波点焊焊接结构设计
超声波点焊焊接结构设计超声波点焊是一种使用超声波能量将两个金属件连接在一起的焊接方法。
它具有高效、高强度和环保等优点,在许多工业领域得到广泛应用。
超声波点焊焊接结构设计涉及到选择合适的焊接头和优化结构参数,下面将详细介绍。
首先,超声波点焊的焊接头是焊接过程中将超声波能量传递给被焊接金属件的部分。
一般来说,焊接头通常采用钛合金、马氏体不锈钢等材料制成。
在设计焊接头时,需要考虑焊接头形状和尺寸、焊接头与被焊接件的接触面积等因素。
焊接头形状通常有半球形、柱形、锥形等,具体选择需要根据被焊接件的形状和连接需求来确定。
焊接头与被焊接件的接触面积越大,焊接质量越好,所以需要尽量增加焊接头的接触面积。
其次,焊接结构参数的选择也非常重要。
焊接参数包括超声波的频率、振幅、焊接时间等。
超声波的频率通常在15-60 kHz之间,振幅一般为10-100微米,焊接时间一般在0.1-3秒之间。
焊接参数的选择需要综合考虑被焊接件的材料、厚度和形状等因素。
对于较薄的材料,可以选择较高的超声波频率和振幅,以提高焊接质量。
而对于较厚的材料,需要选择较大的焊接头和较长的焊接时间。
此外,还需要考虑工件的夹持方式和夹持力度。
夹持工件的方式可以是手动夹持或机械夹持,夹持力度需要足够大,以确保被焊接件在焊接过程中不发生移动或变形。
在实际应用中,超声波点焊焊接结构的设计还需要考虑其他因素,如焊接头的冷却方式、焊接过程中的气氛和温度控制等。
冷却方式可以通过冷却水或气体进行,以防止焊接头过热。
焊接过程中的气氛需要控制好,避免氧化或腐蚀等问题。
温度控制需要在一定范围内进行,过高的温度可以导致材料变形或熔化。
总之,超声波点焊焊接结构设计需要注意选择合适的焊接头和优化结构参数。
合理的设计可以提高焊接质量和效率,确保焊接的可靠性和稳定性。
在实际应用中,还需要根据具体情况进行调整和改进,以满足不同的焊接需求。
超声波焊接机的控制系统设计与实现
超声波焊接机的控制系统设计与实现超声波焊接机是一种常用于金属和塑料焊接的先进设备,其控制系统是实现焊接过程的重要组成部分。
本文将详细介绍超声波焊接机控制系统的设计原理和实现方法。
1. 控制系统概述超声波焊接机的控制系统主要包括硬件设备和软件程序两部分。
硬件设备包括主控制器、电源单元、超声波发生器、传感器等;软件程序则负责控制焊接过程中的各项参数和监测系统状态。
2. 控制系统设计原理超声波焊接机的工作原理是通过超声波振动使被焊接的材料表面加热,使其局部熔化,然后形成永久连接。
控制系统的设计原理主要涉及以下几个方面:2.1 温度控制焊接温度是焊接过程中的关键参数。
控制系统需要通过传感器实时监测焊接温度,并根据设定的焊接温度范围来调节超声波振动的频率和功率,以保证焊接过程中材料温度的稳定控制。
2.2 压力控制焊接过程中的压力是影响焊接质量的重要因素。
控制系统需要通过压力传感器实时获取焊接头部施加的压力,并根据设定的焊接压力范围来控制焊接头的运动速度和力度,以保证焊接结果的一致性。
2.3 时间控制焊接时间也是焊接过程中的关键参数。
控制系统需要通过计时器来计算焊接时间,并根据设定的焊接时间范围来确定焊接过程的持续时间。
同时,控制系统还需要根据焊接过程中的反馈信号来判断焊接是否完成,以便及时停止焊接。
3. 控制系统实现方法超声波焊接机的控制系统实现可以采用嵌入式控制技术。
嵌入式控制系统具有体积小、性能强、反应快等优点,适合用于实时控制应用。
3.1 硬件设计控制系统的硬件设计需要包括选择合适的主控制器、电源单元、超声波发生器和传感器。
主控制器应具备足够的计算能力和接口功能,以便与其他硬件设备进行通信。
电源单元需要提供稳定的电源,以满足超声波发生器和传感器的工作需求。
超声波发生器负责产生超声波振动信号,传感器用于实时监测焊接过程中的温度和压力。
3.2 软件设计控制系统的软件设计需要根据焊接过程的需求来实现实时监测和控制。
最全超声波焊接工艺及焊线设计方法
既能避免产品划伤,又能保证产品定位。
超声波焊接设计要点
4.底座制作
根据产品外形设计不同材料的底座,分为以下几大类别: 1.不需要保护产品外观的内部件:采用刚性底座,一般为金属材质,打磨倒角后
使用,固定产品。 2.需要对产品外观进行防护的,采用弹性底座,一般为金属表面附着硬硅胶,仿
形定位,固定并防护产品。 3.组合式底座,产品外形复杂,尺寸较大,需要焊接的角度不在水平面上,尺寸
较小难以固定,需要辅助固定的产品,一般采用组合式底座进行固定。
超声波焊接设计要点
5.超声波塑料接面机构设计
超声波焊接时并不要求全体振动发热,而是希望能选择得性的在焊接部位发热, 超声波焊接时,超声波在塑料中传达到设有导熔线〈Energy Director〉的接合面, 在此处发热而焊接。没有开设导熔线,来以点破坏面的材质分子结构,便无法焊 接。因此超声波塑料焊接的接面机构设计,影响焊接的难易、焊接部外观、加工 精度、焊接强度及水、气密性等。
超声波焊接设计要点
1.焊接材料的选择
a.不可选择热固性材料:原理分析:热固性材料一次加热后成型为最终 状态,不可再次使用 。 超声波焊接原理为接触面高速面摩擦,产生高温使 塑胶的分子链破坏的同时加压,是焊接面的塑胶分子链重新形成,最终“合 二为一”。
选择热塑性材料:热塑性材料形成的分子结构为高分子次级弱链连接, 再次受到加热时高分子次级弱链受到破坏,破坏后的分子链在高温及适当 的压力下回再次成型。
超声波压焊设备原理及维修
超声波压焊设备原理及维修摘要:本文简要介绍了半导体制造过程中,超声波压焊工艺的基本原理,主要关键技术,以及超声波压焊设备在使用过程中出现问题后的一些处理方法。
关键词:超声波、超声功率、劈刀、线夹论文主体超声波压焊是一种半导体器件内部互连法,超声波压焊是用于芯片到基板、基板到封装或者基板到基板的连接,它有两种形式:球焊和楔焊。
超声波压焊广泛的用于微电子器件及精加工技术,特别是半导体元器件内部的互连。
一、超声波压焊台的基本原理超声波压焊的原理是由超声波发生器产生几十千赫兹的超声振荡电能,通过磁致伸缩换能器产生超声频率的机械振动。
压焊用的劈刀装在端部的适合位置上,在超声波的驱动下,劈刀产生一种称为交变剪切应力的机械振动,同时,在劈刀上端施加一定的垂直压力,在这两种力的作用下,通过时间的控制使劈刀下的焊丝发生有规律的蠕动,焊丝和芯片焊接表面的氧化膜受到破坏,同时由于摩擦,在界面上产生一定的热量使焊接处的焊线和芯片表层的镀层产生一定的塑性变形,使焊线和芯片表层的镀层紧密接触而形成牢固的键合。
金丝球焊是金丝线端在高压下打火形成一个金球,这个球下压后形成一个半球状焊点,然后从这个焊点抽出一段新月形线弧将线连上,然后打火又形成一个新球用于下一个球焊点。
金丝球焊过程为:开始→对准第一焊点→球压焊第一点→劈刀头升到线弧最高点→劈刀下降对准第二点→焊第二点→提升线尾→提升到打火高度→打火成球→下一周期。
金丝球焊被归为热声制程,也就是说焊点是在热(一般150℃)、超声波、压力以及时间的综合作用下形成的。
楔焊是利用超声能量作用于压紧在一起的两种金属间形成键合,楔焊是一种常见的压焊方式。
二、超声波压焊的主要关键技术成功焊接需要具备以下三个条件:(1)功率:为了使两种金属键合,单位时间内在金属接触区施加摩擦以及振动的能量,称之为功率,一般功率越大,可焊性越好,但是太大则易滑球,焊点太烂,损伤晶片,反之,可焊性变差,不易焊上。
超声波焊头设计频率
超声波焊头设计频率摘要:1.超声波焊头的基本原理2.超声波焊头设计的要点3.超声波焊头频率的测量与调整4.超声波焊头材料的选择5.超声波焊头使用注意事项正文:超声波焊头是超声波焊接设备的关键部件,其设计频率对于焊接效果有着至关重要的影响。
本文将详细介绍超声波焊头设计频率的相关知识,包括基本原理、设计要点、频率测量与调整、材料选择以及使用注意事项等内容。
一、超声波焊头的基本原理超声波焊接原理是利用超声波的高频振动,使焊头产生热量,进而使塑料件熔化并结合。
超声波焊头的频率直接影响到焊接效果和效率。
在设计超声波焊头时,应充分考虑频率的选择,以达到最佳的焊接效果。
二、超声波焊头设计的要点1.频率:超声波焊头的频率应根据塑料件的材质、厚度以及焊接要求来选择。
一般情况下,频率越低,焊接效果越好,但焊接速度较慢;频率越高,焊接速度较快,但焊接效果可能受到影响。
2.焊头形状:焊头的形状应与塑料件的焊接部位相适应,以保证焊接效果。
常见的焊头形状有圆形、方形、尖形等。
3.焊头材料:超声波焊头的材料应具有较高的硬度和耐磨性。
常见的材料有铝合金、钛合金等。
三、超声波焊头频率的测量与调整1.测量:可以使用频率计或超声波模具测量仪器来测量超声波焊头的频率。
2.调整:根据焊接效果和塑料件的要求,适时调整焊头的频率。
频率调整时,应逐步微调,避免突然大幅度改变。
四、超声波焊头材料的选择在选择超声波焊头材料时,应考虑以下因素:1.耐磨性:焊头材料应具有较好的耐磨性,以保证长时间的使用寿命。
2.导热性:焊头材料应具有良好的导热性,以保证焊接过程中热量的有效传递。
3.硬度:焊头材料应具有适当的硬度,以承受焊接过程中的压力。
五、超声波焊头使用注意事项1.保持气压源的气压稳定,避免焊接效果受到影响。
2.合理设置焊接时间和下落行程,以达到最佳的焊接效果。
3.定期检查焊头磨损情况,及时更换磨损严重的焊头。
4.避免焊头长时间空载,以防过载保护。
超声波焊接焊缝设计
超声波焊接焊缝设计1. 背景介绍超声波焊接是一种常用的焊接技术,它利用超声波的振动能量将两个或多个材料加热至熔点,并施加一定的压力使其相互融合。
超声波焊接具有焊接速度快、焊接强度高、无需添加焊接材料等优点,广泛应用于电子、汽车、医疗器械等领域。
焊缝设计是超声波焊接过程中至关重要的一环,合理的焊缝设计可以提高焊接质量和效率。
本文将详细介绍超声波焊接焊缝设计的相关内容。
2. 焊缝设计原则超声波焊接焊缝设计需要遵循以下原则:2.1 材料选择焊缝的材料选择应与待焊接材料相匹配,确保焊缝与基材之间的结合强度。
同时,材料的熔点也应考虑在设计中,以确保焊接过程中材料能够达到熔点并实现有效的焊接。
2.2 焊缝形状焊缝的形状应根据待焊接材料的形状和要求进行设计。
常见的焊缝形状包括直线型、波浪型、圆形等。
合理的焊缝形状可以提高焊接质量和效率。
2.3 焊缝尺寸焊缝的尺寸应根据待焊接材料的厚度和要求进行设计。
焊缝过大或过小都会影响焊接质量。
一般来说,焊缝的宽度应为待焊接材料厚度的1.5倍左右。
2.4 焊缝位置焊缝的位置应根据待焊接材料的结构和要求进行设计。
合理的焊缝位置可以提高焊接质量和效率。
一般来说,焊缝应位于材料的强度较低或较薄的部位。
3. 焊缝设计步骤超声波焊接焊缝设计的步骤如下:3.1 确定焊接材料首先需要确定待焊接材料的种类和性质,包括材料的硬度、熔点等。
根据材料的性质选择合适的焊接参数。
3.2 确定焊缝形状和尺寸根据待焊接材料的形状和要求,确定焊缝的形状和尺寸。
可以通过模拟实验或计算得出合适的焊缝形状和尺寸。
3.3 确定焊缝位置根据待焊接材料的结构和要求,确定焊缝的位置。
一般来说,焊缝应位于材料的强度较低或较薄的部位,以确保焊接质量。
3.4 设计焊接工艺根据焊缝形状、尺寸和位置,设计超声波焊接的工艺参数,包括振动频率、振幅、焊接时间等。
通过实验验证和调整,得到最佳的焊接工艺参数。
3.5 进行焊接实验根据设计的焊缝和焊接工艺参数,进行焊接实验。
超声波焊机的噪声水平
超声波焊机的噪声水平超声波焊机是一种应用超声波技术进行焊接的设备。
它通过将电能转化为机械能,利用超声波在焊接界面上产生高频振动,从而实现材料的熔接。
超声波焊机具有焊接速度快、焊接质量高、环保、节能等优点,因此在多个行业得到广泛应用。
然而,超声波焊机在工作过程中常常伴随着噪声的产生,对操作者的身体健康和工作环境的舒适性构成一定的挑战。
超声波焊机的噪声水平是操作者和周围环境受到的主要影响因素之一。
噪声是指由机械振动、流体动力等因素产生的声音,其噪声水平取决于焊接设备的设计和性能。
一般来说,超声波焊机的噪声主要分为两部分:超声波发生器产生的高频振动音和换能器与工件接触时产生的机械噪声。
这些噪声会以声压级(dB)的形式表示,对操作者的听觉和身体健康产生一定的影响。
现代工业已经越来越重视员工的工作环境和生产安全。
超声波焊机的噪声水平保持在合理范围内,对于保障操作者的身体健康和精神状态具有重要意义。
提高超声波焊机的噪声控制水平,可以通过以下几个方面的优化来实现:(1)超声波发生器的优化设计:超声波发生器是超声波焊机产生振动的关键部件。
通过优化发生器的结构和工作参数,可以减少其振动音的产生。
采用抗振、降噪材料,合理布置振动装置,可以有效降低超声波发生器的噪声水平。
(2)阻尼材料的使用:在换能器与工件接触的部分,使用阻尼材料来吸收振动和减少机械噪声的传导。
这种材料具有较好的吸音性能,可以将振动能量转化为热能,从而减少噪声的产生和传播。
(3)隔音罩的设计:在超声波焊机周围设置隔音罩,可以有效隔离噪声的传播。
隔音罩应选择吸声材料制作,以提高隔音效果。
隔音罩的设计要兼顾工作空间的需要,方便操作者进行操作和维护。
虽然超声波焊机的噪声水平可以通过一系列优化措施进行降低,但完全消除噪声是相对困难的。
除了采取上述措施外,操作者也应该采取适当的个人防护措施,如佩戴防噪耳塞或耳罩,控制噪声对听力的影响。
超声波焊机的噪声水平是影响操作者和周围环境的重要因素之一。
超声焊机工作原理
超声焊机工作原理超声焊机是一种常用于金属和塑料焊接的设备,其工作原理是利用超声波的能量将焊接材料加热并压合在一起,实现焊接的目的。
超声焊机主要由振动系统、传导系统和控制系统组成。
振动系统由发生器、振动器和焊头组成,发生器将电能转换为机械振动,振动器将机械振动传递给焊头。
传导系统由焊头和焊接材料组成,焊头将机械振动传导给焊接材料,使其产生摩擦热。
控制系统负责控制超声焊机的工作参数,如振动频率、振幅和焊接时间等。
超声焊机的工作原理是利用超声波在焊接界面产生机械振动,从而产生摩擦热。
当超声波振动传导到焊接材料界面时,由于界面间的不匹配,会产生摩擦力。
摩擦力将焊接材料表面摩擦加热,使其温度升高。
当温度达到一定程度时,焊接材料开始软化,形成塑性流体。
此时,通过施加一定的压力,将两个焊接材料压合在一起,使其在高温和高压下形成焊缝。
超声焊机工作原理的核心是超声波的能量转换和传导。
超声波是一种频率高于人类听力范围的机械振动波,其频率通常在20kHz到50kHz之间。
当超声波通过焊接材料时,会产生频率相同的机械振动。
这种机械振动的能量很大,可以将焊接材料加热至高温,并将其压合在一起。
由于超声波的传导特性,焊接材料的加热和压合过程非常快速,通常只需要几秒钟就可以完成。
超声焊机具有焊接速度快、焊接强度高和焊接质量好等优点。
由于焊接过程中不需要使用明火和电弧等热源,因此可以避免焊接材料的氧化和变色。
同时,超声焊机可以焊接各种金属和塑料材料,具有广泛的应用领域。
例如,超声焊机常用于汽车制造、电子设备制造和塑料制品生产等行业。
超声焊机是一种利用超声波能量进行焊接的设备。
它通过将电能转换为机械振动,并将振动传导给焊接材料,产生摩擦热,实现焊接的目的。
超声焊机具有焊接速度快、焊接强度高和焊接质量好等优点,被广泛应用于金属和塑料焊接领域。
超声波焊接工艺问题及解决
超声波焊接工艺问题及解决超声波焊接是一种先进的无损焊接方法,它具有高效、高质、环保等多种优点,广泛应用于电子、汽车、医疗等行业。
但是在实际应用过程中,我们也会遇到一些超声波焊接工艺问题,如焊接缺陷、焊接接头强度不够等等,今天我们就来详细讲解一下超声波焊接工艺问题及解决。
一、焊接缺陷问题超声波焊接过程中,容易出现一些焊接缺陷,如金属材料熔化不足、烧孔、裂纹等。
造成这些问题的原因可能是设备不良、操作不当、材料不符合要求等,下面我们分别来看一下这些原因。
1、设备不良一些超声波焊接设备的品质可能会影响到焊接的质量,如果不慎购买了不符合要求的设备,很可能会出现焊接缺陷问题。
因此,我们在购买设备的时候,应该选择有信誉和声誉的厂商和品牌,以保证设备的质量和性能。
2、操作不当超声波焊接操作需要专业的技术指导和技能培训,对焊接设备的使用方法、工艺参数等细节要求都十分严格。
如果操作不当,不仅会造成焊接缺陷,还会对设备造成损坏。
因此,在工艺操作前,要首先了解相关的操作指导,有必要进行实际的操作演练。
3、材料不符合要求焊接材料的质量也是影响焊接质量的一个重要因素,如果选择的材料不符合要求,很可能会出现焊接缺陷。
因此,在进行焊接材料的选择时,一定要根据具体的焊接需求,仔细选择材料,并且要注意材料的特性、合适的材料厚度和保证材料质量,并做好材料的预处理。
二、焊接接头强度不够问题超声波焊接在实际应用过程中,会遇到一些焊接接头强度不够的问题,这可能会影响到焊接质量。
造成这个问题的原因可能是工艺参数选择不当、操作不够熟练等,下面我们来分析一下。
1、工艺参数选择不当超声波焊接工艺参数的选择很关键,如果选择不当,很可能会造成焊接接头强度不够的问题。
因此,在进行超声波焊接之前,我们要根据焊接材料的特性、材料的厚度和焊接位置等因素,仔细选择合适的工艺参数,以保证焊接接头的强度。
2、操作不够熟练超声波焊接除了需要选择合适的工艺参数外,对操作者的技术要求非常高。
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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 .
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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