초음파 와이어 본딩 작동 및 적용 방법

초음파 와이어 본딩이란 무엇입니까

초음파 와이어 본딩 또는 초음파 와이어 용접은 초음파 진동을 사용하여 플라스틱, 금속 또는 이종 재료를 함께 결합하는 산업용 용접 공정입니다. 용접하는 동안 결합된 재료는 일반적으로 고정 장치(또는 모루)와 소노트로드(진동하는 금속 도구)에 의해 함께 고정됩니다.

소노트로드가 접합할 표면에 기계적 진동을 가하면 마찰로 인해 열이 발생합니다. 이 열은 일반적으로 0.1초에서 1초 이내에 재료를 결합합니다.

초음파 와이어 본딩은 용접이 재료의 융점 아래에서 발생하기 때문에 고체 용접 프로세스라고 합니다. 이것은 고온이 바람직하지 않은 특성을 생성할 수 있는 금속 접합 응용 분야에 특히 중요합니다.

초음파 용접 시스템의 작동 방식

초음파 와이어 본딩은 들어오는 전류를 고주파 초음파 신호로 변환하는 작은 상자인 전원 공급 장치에서 시작됩니다.

이 전기 에너지는 매우 빠르게 진동하는 디스크를 통해 전기 에너지를 기계적 진동으로 변환하는 변환기(또는 변환기)로 이동합니다. 이러한 진동의 크기를 "진폭"이라고 하며 초음파 용접 시스템을 구성할 때 핵심 매개변수입니다.

그런 다음 진동이 부스터에서 증폭되어 용접 혼(또는 sonotrode)으로 전달됩니다. 진동을 부품 표면에 전달하여 용접을 수행하는 금속 부품입니다. 혼은 용접할 표면의 모양을 취하도록 특별히 설계되었습니다.


초음파 와이어 본딩 애플리케이션

초음파 용착 공정의 가능 여부는 접합할 부품의 두께에 따라 다릅니다. 일반적으로 두꺼운 부품은 초음파 접합으로 접합할 수 없습니다. 최대 두께는 일반적으로 몇 밀리미터이며 장비 및 접합 재료에 따라 다릅니다.

초음파 금속 용착의 경우 응용 분야는 알루미늄, 구리 및 니켈과 같은 가단성 금속으로 제한됩니다. 이 공정은 미세 회로 연결, 판금, 호일, 리본 및 메쉬의 접착에 매우 널리 사용됩니다.

초음파 본딩 응용 분야는 다양한 산업 분야에 퍼져 있습니다.

• 컴퓨터 및 전기 산업 (전기 모터, 필드 코일, 변압기, 커패시터 등)
• 항공우주 및 자동차 산업 (EV 배터리, 도어 패널, 스티어링 휠, 엔진 부품 등)
• 의료 산업 (혈액 필터, IV 카테터, 투석 튜브, 안면 마스크 등)
• 식품 및 포장 산업 (음료 용기, 캔디 바 포장지, 냉동 식품 포장, 반응성 화학 물질 등)

초음파 와이어 본딩: EV 산업의 동향

초음파 와이어 본딩은 배터리 모듈 부품 조립에 중요한 기술입니다. 셀은 전류를 분배하기 위해 와이어(일반적으로 모듈 상단에 위치)를 통해 버스바(또는 전류 수집기)에 전기적으로 연결되어야 합니다.

초음파 본딩을 사용하는 것 외에도 배터리 제조업체는 와이어 본딩 응용 분야에 레이저 기술을 점점 더 많이 사용하고 있습니다.

세척은 초음파 와이어 본딩을 위한 표면을 준비하는 중요한 단계이며 일반적으로 플라즈마 또는 레이저 세척을 통해 이루어집니다. 초음파 접합에는 한계가 있기 때문에 용접에도 레이저가 사용되는 경우가 있습니다.


초음파 와이어 본딩을 위한 표면 준비를 위한 레이저 클리닝

초음파 와이어 본딩그리스, 먼지 또는 기타 오염 물질 없이 완벽하게 깨끗한 표면이 필요합니다. 표면이 조금이라도 오염되면 접합 공정이 실패하거나 부식이 발생할 수 있습니다.

배터리는 부품 손상을 방지하기 위해 세심한 청소가 필요합니다. 따라서 마모를 유발하는 기계적 방법은 피해야 합니다.

일부 제조업체는 이소프로판올, 아세톤 및 깨끗한 천을 사용하여 수동으로 청소하여 표면을 준비합니다. 좋은 결과를 얻을 수 있지만 제조업체가 프로세스를 최적화하고 속도를 개선하려는 경우 이 솔루션은 실행 가능하지 않습니다.

현재 레이저 청소는 작고 국부적인 표면을 완벽하게 청소하면서 자동화를 가능하게 하는 유일한 솔루션입니다.

레이저 클리닝은 와이어 본딩 공정 직전에 생산 라인에 통합될 수 있습니다. 이렇게 하면 시간이 지남에 따라 발생하는 표면 재오염을 방지할 수 있습니다.


초음파 접합을 대체하는 레이저 용접

초음파 와이어 본딩은 유연한 기술이지만 랩 조인트에만 사용할 수 있기 때문에 한계가 있습니다. 결과적으로 작은 공간에 맞게 용접할 수 없으며 이로 인해 배터리 설계가 제한됩니다.

배터리 제조업체가 새로운 디자인을 개발함에 따라 많은 사람들이 초음파 접합을 레이저 용접으로 대체하기로 선택합니다.

레이저 용접은 레이저 빔의 에너지를 사용하여 표면을 용접하는 고속 비접촉 공정입니다. 배터리 제조업체가 초음파 접합에서 얻을 수 있는 것과 동일한 이점을 제공합니다.

• 자동화 친화적
• 열영향부 최소화(열에 의한 미세구조 변화 없음)
• 접착제나 소모품(예: 납땜 재료 또는 스레드)이 필요하지 않습니다.
• 우수한 연결 품질
• 이종 재료 용접 가능

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