Introducción de la máquina de soldadura ultrasónica de alambre de aluminio

Introducción    

La soldadura ultrasónica , también conocida como "unión", es un método de soldadura especial que utiliza energía de vibración mecánica de frecuencia ultrasónica (16-120 kHz) para conectar metales, semiconductores, plásticos y cerámicas iguales o diferentes. La soldadura ultrasónica se ha utilizado ampliamente en la producción de circuitos integrados, condensadores, componentes de blindaje de transformadores de ultra alta tensión, micromotores, componentes electrónicos, baterías y piezas de plástico. En comparación con la tecnología de soldadura tradicional, la tecnología de soldadura ultrasónica tiene las ventajas de alta velocidad, alta eficiencia y alta autoautomatización, y se ha convertido en la tecnología básica para la interconexión en paquetes de semiconductores.

El principio básico de la soldadura por presión ultrasónica.

La energía ultrasónica es energía de vibración mecánica que opera a frecuencias por encima de las ondas sonoras (el oído humano normal tiene un límite de frecuencia superior de 18 kHz). La frecuencia de unión ultrasónica utilizada en el empaquetado de semiconductores es generalmente de 40 kHz a 120 kHz. La soldadura por presión ultrasónica es un método de soldadura en fase sólida. Este método especial de soldadura en fase sólida se puede describir simplemente como: al comienzo de la soldadura, el material metálico experimenta un fuerte flujo plástico bajo la acción de la fricción, formando una unión entre las superficies de metal puro. El contacto crea las condiciones. El aumento de la temperatura y la vibración de alta frecuencia del área de unión hacen que se activen aún más los átomos en la red metálica. Por lo tanto, cuando los átomos de metal con propiedades de enlace covalente están cerca entre sí a una distancia medida en nanómetros.

Las investigaciones sobre el proceso de soldadura muestran que la fricción, el flujo plástico y la temperatura son los tres principales factores interdependientes para lograr la soldadura por ultrasonidos, entre los cuales juega un papel protagónico la fricción, que no solo es la principal fuente de calor en la soldadura, sino también por la eliminación del óxido. película para puro El contacto entre superficies metálicas crea condiciones.

La energía requerida para la soldadura por fricción ultrasónica se puede expresar mediante la siguiente fórmula:

E=∫μPvdt[5]

En la fórmula: μ-coeficiente de fricción; P-la presión vertical sobre el cabezal de soldadura; v-la velocidad de vibración del cabezal de soldadura;

Entre ellos: v=4Af En la fórmula: A-la amplitud del cabezal de soldadura; f-frecuencia de vibración ultrasónica; t-tiempo de soldadura.

En la producción real de parámetros de soldadura por presión ultrasónica, dado que el coeficiente de fricción está relacionado con el material de soldadura, el cabezal de soldadura, el estado de la superficie de la soldadura y el estado de la superficie de la soldadura, el método de sujeción de la soldadura, etc. puede considerarse como una constante, y la presión P está relacionada con la agitación del material soldado. Está relacionado con el límite de fluidez, y también relacionado con la dureza, el espesor del material de soldadura y la amplitud del cabezal de soldadura; generalmente se expresa mediante la fuerza de unión, que es controlada por la presión neumática proporcionada por la máquina, por lo que es fácil de ajustar con precisión. La amplitud es seleccionada por el amplificador (bocina) y el diseño de la herramienta de soldadura. Puede ser controlado y ajustado de forma automática y precisa por el suministro de energía eléctrica, expresado en poder de enlace de energía. Una vez que se determina el tamaño geométrico del cuerno del cabezal de soldadura, se determina la frecuencia de resonancia inherente. Por lo tanto, la frecuencia suele ser fija y conocida cuando se diseña la máquina. El tiempo de soldadura está representado por el tiempo de unión, que puede controlarse con precisión por el aspecto eléctrico.

Por lo tanto: la energía requerida para la soldadura por fricción ultrasónica se puede escribir como:

E=μf∫PAdt

Así que hay 3 variables de proceso básicas: amplitud (energía), presión (fuerza) y tiempo. Estas variables están estrechamente relacionadas con la energía porque el objetivo final del proceso es dividir y dispersar los óxidos proporcionando suficiente energía para formar capas opuestas entre sí a distancias atómicas. Además, en el proceso real de fabricación de empaques de semiconductores, el calentamiento auxiliar se usa a menudo para promover la deformación plástica, y el método para controlar la temperatura es relativamente simple. Por lo tanto, la temperatura a menudo se controla como una variable de proceso.

De hecho, el proceso de soldadura por presión ultrasónica en el campo del empaquetado de semiconductores a menudo se divide en dos categorías: soldadura termosónica y ultrasónica en frío. La llamada soldadura termosónica a menudo necesita usar calentamiento para calentar la pieza de trabajo a través de un bloque de calentamiento, por lo que la temperatura de soldadura a menudo se convierte en el parámetro del proceso que debe controlarse.

Además, este proceso necesita disparar previamente el extremo del alambre de soldadura (principalmente alambre de oro) en bolas a través de la descarga de chispa y la tensión superficial, por lo que se convierte en soldadura a presión de bola de alambre de oro, por lo que el control de la corriente de descarga, el tiempo y la distancia es también requiere relativamente alto.

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