
【计】 ultrasonic bonding
【计】 ultrasound
【医】 ultrasound
solder; weld
【电】 soldering
超声焊(Ultrasonic Welding)是一种通过高频机械振动实现材料连接的固态焊接技术。其核心原理是利用超声波(频率通常为15kHz–40kHz)在待连接界面产生摩擦热,使材料局部软化或熔融,从而实现分子间结合。该技术适用于热塑性塑料、金属箔、导线等材料的精密连接,尤其在微电子封装、医疗器械制造等领域具有不可替代性。
从能量转换机制分析,超声焊系统由换能器、变幅杆和焊头组成。换能器将电信号转换为机械振动,通过变幅杆放大振幅后,焊头将振动能量聚焦于焊接界面。实验数据显示,典型焊接压力范围为0.2–0.5MPa,焊接时间通常在0.1–3秒之间,能有效避免材料热损伤(参考《先进连接技术手册》第3章)。
材料科学领域的研究表明,超声焊在铝合金、铜合金等非铁金属连接中表现出优于传统焊接的机械性能。美国焊接学会(AWS)标准C1.1–2020明确指出,该技术可达成接头强度达母材90%以上的可靠连接。在电子制造业中,Intel公司2023年技术白皮书披露,其处理器封装工艺已全面采用第三代超声焊技术实现10μm级焊点成型。
超声焊(Ultrasonic Welding)是一种通过高频振动能量实现材料连接的固相焊接技术,其核心原理是利用超声波产生的机械振动使接触面摩擦生热,从而在加压条件下形成分子层结合。以下从原理、特点和应用三方面详细解释:
能量转换
超声波发生器将低频电流(50/60Hz)转换为高频电能(15-40kHz),再通过换能器和变幅杆转化为机械振动能。
摩擦生热与熔合
焊头将振动传递至材料接触面,摩擦产生的热量使局部温度迅速升高至材料熔融状态,随后在压力下冷却固化,形成分子级结合。
无需外部热源
整个过程仅依赖振动能和静压力,无需额外加热或焊剂,属于冷焊接范畴。
高效节能
焊接周期通常短于1秒,适用于大规模生产,且能耗仅为传统焊接的10%-30%。
环保无污染
不产生烟尘、废渣,尤其适合精密电子元件和医疗器材的清洁焊接。
高结合强度
焊接部位强度接近原材料本体,金属焊接接头可达基材强度的85%-95%。
总结来看,超声焊通过高频振动实现材料快速熔接,兼具高效性与环保性,已成为现代制造业中精密连接的关键技术。如需更详细设备参数或行业标准,可参考、3、6的完整内容。
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