초음파 알루미늄 와이어 용접기 소개

소개    

"본딩"이라고도 하는 초음파 용접은 초음파 주파수(16-120kHz)의 기계적 진동 에너지를 사용하여 동종 또는 이종 금속, 반도체, 플라스틱 및 세라믹을 연결하는 특수 용접 방법입니다 . 초음파 용접은 집적 회로, 커패시터, 초고압 변압기의 차폐 부품, 마이크로 모터, 전자 부품, 배터리 및 플라스틱 부품의 생산에 널리 사용되었습니다전통적인 용접 기술과 비교하여 초음파 용접 기술은 고속, 고효율 및 높은 자체 자동화의 장점을 가지고 있으며 반도체 패키지의 상호 연결을 위한 기본 기술이 되었습니다.

초음파 압접의 기본 원리

초음파 에너지는 음파 이상의 주파수에서 작동하는 기계적 진동 에너지입니다(정상적인 사람의 청력은 18kHz의 주파수 상한을 가짐). 반도체 패키징에 사용되는 초음파 본딩 주파수는 일반적으로 40kHz ~ 120kHz입니다. 초음파 압력 용접은 고상 용접 방법입니다. 이 특수 고상 용접 방법은 다음과 같이 간단하게 설명할 수 있습니다. 용접 초기에 금속 재료는 마찰 작용으로 강한 소성 흐름을 겪어 순수한 금속 표면 사이에 결합을 형성합니다. 접촉은 조건을 만듭니다. 접합 영역의 온도 상승과 고주파 진동으로 인해 금속 격자의 원자가 활성화됩니다. 따라서 공유 결합 특성을 가진 금속 원자가 나노미터 단위로 측정된 거리만큼 서로 근접할 때.

용접 공정에 대한 연구에 따르면 마찰, 소성 흐름 및 온도는 초음파 용접을 달성하는 세 가지 주요 상호 의존적 요소이며, 그 중 마찰은 용접의 주요 열원일 뿐만 아니라 산화물을 제거함으로써 주도적인 역할을 합니다. 금속 표면 사이의 순수한 접촉을 위한 필름은 조건을 생성합니다.

초음파 용접 마찰에 필요한 에너지는 다음 공식으로 표현할 수 있습니다.

E=∫μPvdt[5]

공식에서: μ-마찰 계수; P-용접 헤드의 수직 압력; v-용접 헤드의 진동 속도;

그 중: v=4Af 공식에서: A-용접 헤드의 진폭; f-초음파 진동 주파수; T-용접 시간.

초음파 압접 매개변수의 실제 생산에서 마찰계수는 용접 재료, 용접 헤드, 용접물의 표면 상태 및 용접물의 표면 상태, 용접물을 고정하는 방법 등과 관련되기 때문에, 는 상수로 간주할 수 있으며 압력 P는 용접된 재료의 흔들림과 관련이 있습니다. 그것은 유동성 한계와 관련이 있으며 용접 재료의 경도, 두께 및 용접 헤드의 진폭과도 관련이 있습니다. 일반적으로 접착력으로 표현되며 이는 기계에서 제공하는 공압에 의해 제어되므로 정확하게 조정하기 쉽습니다. 진폭은 앰프(혼)와 용접 도구의 설계에 따라 선택됩니다. 전기 에너지의 공급에 의해 자동으로 정확하게 제어 및 조정될 수 있으며, 에너지 결합력으로 표현된다. 용접 헤드 혼의 기하학적 크기가 결정되면 고유 공진 주파수가 결정됩니다. 따라서 주파수는 종종 고정되어 기계를 설계할 때 알려집니다. 용접 시간은 접합 시간으로 표시되며 전기적 측면에서 정밀하게 제어할 수 있습니다.

따라서 초음파 용접 마찰에 필요한 에너지는 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

E=μf∫PAdt

따라서 진폭(에너지), 압력(힘) 및 시간의 3가지 기본 프로세스 변수가 있습니다. 이러한 변수는 에너지와 밀접한 관련이 있는데, 공정의 궁극적인 목표는 원자 거리에서 서로 반대되는 층을 형성하기에 충분한 에너지를 공급하여 산화물을 분할 및 분산시키는 것이기 때문입니다. 또한 실제 반도체 패키징 제조공정에서는 소성변형을 촉진하기 위해 보조가열을 이용하는 경우가 많으며 온도 조절 방법도 비교적 간단하다. 따라서 온도는 종종 공정 변수로 제어됩니다.

실제로 반도체 패키징 분야의 초음파 압력 용접 공정은 종종 열음파 용접과 냉 초음파 용접의 두 가지 범주로 나뉩니다. 소위 열음파 용접은 종종 가열 블록을 통해 공작물을 가열하기 위해 가열을 사용해야 하므로 용접 온도는 종종 제어해야 하는 프로세스 매개변수가 됩니다.

또한 이 공정은 용접와이어(주로 금선)의 끝단을 불꽃방전과 표면장력을 통해 볼로 예열해야 하므로 금선 볼압접이 되므로 방전전류, 시간, 거리의 제어가 또한 상대적으로 높게 요구됩니다.

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