Introduzione della saldatrice a filo di alluminio ad ultrasuoni

introduzione    

La saldatura ad ultrasuoni , nota anche come "bonding", è uno speciale metodo di saldatura che utilizza energia di vibrazione meccanica di frequenza ultrasonica (16-120 kHz) per collegare metalli, semiconduttori, plastiche e ceramiche uguali o diversi. La saldatura ad ultrasuoni è stata ampiamente utilizzata nella produzione di circuiti integrati, condensatori, componenti di schermatura di trasformatori ad altissima tensione, micromotori, componenti elettronici, batterie e parti in plastica. Rispetto alla tradizionale tecnologia di saldatura, la tecnologia di saldatura a ultrasuoni presenta i vantaggi di alta velocità, alta efficienza e alta autoautomazione ed è diventata la tecnologia di base per l'interconnessione nei pacchetti di semiconduttori.

Il principio di base della saldatura a pressione ultrasonica

L'energia ultrasonica è energia di vibrazione meccanica che opera a frequenze superiori alle onde sonore (l'udito umano normale ha un limite di frequenza superiore di 18 kHz). La frequenza del legame ultrasonico utilizzato nell'imballaggio dei semiconduttori è generalmente compresa tra 40 kHz e 120 kHz. La saldatura a pressione ultrasonica è un metodo di saldatura in fase solida. Questo speciale metodo di saldatura in fase solida può essere descritto semplicemente come segue: all'inizio della saldatura, il materiale metallico subisce un forte flusso plastico sotto l'azione dell'attrito, formando un legame tra superfici metalliche pure. Il contatto crea le condizioni. L'aumento della temperatura e la vibrazione ad alta frequenza dell'area di giunzione attivano ulteriormente gli atomi sul reticolo metallico. Pertanto, quando gli atomi di metallo con proprietà di legame covalente sono vicini l'uno all'altro a una distanza misurata in nanometri.

La ricerca sul processo di saldatura mostra che l'attrito, il flusso plastico e la temperatura sono i tre principali fattori interdipendenti per ottenere la saldatura ad ultrasuoni, tra i quali gioca un ruolo di primo piano l'attrito, che non è solo la principale fonte di calore nella saldatura, ma anche eliminando l'ossido film per puro Il contatto tra le superfici metalliche crea le condizioni.

L'energia richiesta per l'attrito della saldatura ad ultrasuoni può essere espressa dalla seguente formula:

E=∫μPvdt[5]

Nella formula: coefficiente di attrito μ; P-la pressione verticale sulla testa di saldatura; v-la velocità di vibrazione della testa di saldatura;

Tra loro: v=4Af Nella formula: A-l'ampiezza della testa di saldatura; f-frequenza di vibrazione ultrasonica; t-tempo di saldatura.

Nella produzione effettiva dei parametri di saldatura a pressione ultrasonica, poiché il coefficiente di attrito è correlato al materiale di saldatura, alla testa di saldatura, allo stato superficiale della saldatura e allo stato superficiale della saldatura, al metodo di bloccaggio della saldatura, ecc., può essere considerata una costante e la pressione P è correlata allo scuotimento del materiale saldato. È correlato al limite di fluidità, nonché alla durezza, allo spessore del materiale di saldatura e all'ampiezza della testa di saldatura; di solito è espresso dalla forza di incollaggio, che è controllata dalla pressione pneumatica fornita dalla macchina, quindi è facile da regolare con precisione. L'ampiezza è selezionata dall'amplificatore (clacson) e dal design dello strumento di saldatura. Può essere controllato e regolato automaticamente e con precisione dalla fornitura di energia elettrica, espresso in potere di legame energetico. Una volta determinata la dimensione geometrica del corno della testa di saldatura, viene determinata la frequenza di risonanza intrinseca. Pertanto, la frequenza è spesso fissa e nota al momento della progettazione della macchina. Il tempo di saldatura è rappresentato dal tempo di incollaggio, che può essere controllato con precisione dall'aspetto elettrico.

Pertanto: l'energia richiesta per l'attrito della saldatura ad ultrasuoni può essere scritta come:

E=μf∫PAdt

Quindi ci sono 3 variabili di processo di base: ampiezza (energia), pressione (forza) e tempo. Queste variabili sono strettamente correlate all'energia perché l'obiettivo finale del processo è quello di dividere e disperdere gli ossidi fornendo energia sufficiente per formare strati uno di fronte all'altro a distanze atomiche. Inoltre, nell'effettivo processo di produzione di imballaggi per semiconduttori, il riscaldamento ausiliario viene spesso utilizzato per promuovere la deformazione plastica e il metodo di controllo della temperatura è relativamente semplice. Pertanto, la temperatura è spesso controllata come variabile di processo.

Infatti, il processo di saldatura a pressione ultrasonica nel campo del packaging dei semiconduttori è spesso suddiviso in due categorie: saldatura termosonica e saldatura ultrasonica a freddo. La cosiddetta saldatura termosonica spesso necessita di utilizzare il riscaldamento per riscaldare il pezzo attraverso un blocco riscaldante, quindi la temperatura di saldatura diventa spesso il parametro di processo che deve essere controllato.

Inoltre, questo processo deve preriscaldare l'estremità del filo di saldatura (principalmente filo d'oro) in sfere attraverso la scarica di scintille e la tensione superficiale, in modo che diventi saldatura a pressione della sfera di filo d'oro, quindi il controllo della corrente di scarica, del tempo e della distanza è richiesto anche relativamente alto.

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