Процесс ультразвуковой сварки в технологии электронной аппаратуры

Цель работы 

Изучение процесса ультразвуковой сварки в технологии электронной аппаратуры. Исследование влияния технологических параметров процесса на качество соединений методом регрессионного анализа.

Теоретическая часть

Ультразвуковая сварка – один из методов соединения пластмасс и металлов. Благодаря технологическим свойствам, таким как возможность соединения разнородных и разнотолщинных металлов, в ряде случаев без снятия оксидных пленок, она нашла свое применение в микроэлектронике. Без использования особенностей ультразвуковой сварки невозможны новые перспективные технологические процессы сварки.

В области УЗС термопластичных полимеров ультразвуковая сварка широко используется в промышленности. Без ультразвука невозможно совершенствование технологии сварки таких распространенных полимеров, как полистирол, полиметилметакрилат, полиэтилентерефталатные плёнки и т.п.

УЗС пластмасс и металлов основана на использовании энергии механических колебаний сварочного наконечника, совершающихся с ультразвуковой частотой 22–44 кГц и амплитудой колебаний на уровне 0,5–50 мкм. Энергия в зону сварки вводится сварочным усилием, которое находится в пределах (0,1–1,0) σт свариваемого материала.

Процесс образования сварного соединения характеризуется взаимодействием разнородных факторов. С одной стороны, это явления, связанные с внешним трением, повышением температуры в свариваемых материалах, растрескиванием твердых и выгоранием жировых пленок, повышением пластичности, сминанием неровностей, сближением контактирующих поверхностей на расстояние, близкое к межатомному, и т.п. С другой стороны – это явления, связанные с состоянием, способностью энергетического тракта подать эту энергию в зону сварки.

УЗС металлов основана на введении механических колебаний УЗ частоты в зону шва, что приводит к пластической деформации приконтактной зоны, разрушению и удалению поверхностных пленок с созданием ювенильных поверхностей, интенсифицирует процесс образования активных центров и тем самым приводит к образованию прочного сварного соединения без большой пластической деформации свариваемых деталей.

Схема ультразвуковой сварки

Наиболее        часто применяются продольные колебания, вводимые в зону сварки; продольно-поперечные - для сварки малых толщин металла; поперечные (изгибные) (рисунок 1). Поперечные колебания с помощью УЗ-пистолета, состоящего из 2-х магнитострикционных преобразователей 1, волновода 2 вводятся в провод 3, который с силой F прижимается к детали 4, находящейся на акустической опоре 5.

[pic 1]

Рисунок 1 – Схема ультразвуковой сварки

Экспериментальные данные

Прочность сварных соединений оценить с помощью разрывного механизма и занести данные в таблицу 1.

В таблице представлены экспериментальные данные, которые были получены в результате опытов.

Анализ собранных данных

На рисунке 2 представлен график зависимости прочности соединения от напряжения на выходе генератора.