Ультразвуковая микросварка высокой частоты

В течение многих лет в ультразвуковой микросварке использовался ультразвук с частотой 60 кГц. В отдельных случаях при применении проволоки сравнительно большого диаметра (> 38 мкм) использовалась даже более низкая частота. Так было до начала 1990-х годов, когда японские исследователи, вслед за разработками и публикациями Техасских исследователей, обнаружили улучшение процесса микросварки на более высокой частоте ультразвука (> 60 кГц) при разварке золотой проволоки к алюминиевым контактным площадкам. Их исследование подтвердило, что происходит улучшение реакционной способности сварного отпечатка, и уменьшается время, необходимое для образования сварного соединения. Главным открытием стал тот факт, что сварка начинается сразу при соприкосновении проволоки со сварочной поверхностью. При этом сварной отпечаток характеризуется серией параллельных сварочных линий (рис. 1).

Высокочастотный сварной отпечаток не похож на классический низкочастотный отпечаток, в котором «пустой» центр окружен «проваренным» кольцом (рис. 2). В публикации было отмечено, что при низкочастотной сварке часть энергии уходит на начальную деформацию проволоки, после которой начинается собственно сам процесс микросварки — отсюда возникает пустота в центре отпечатка.



Высокочастотная микросварка имеет меньшую амплитуду колебаний, но существенно большую скорость, в результате чего увеличивается доля энергии, выделяемой непосредственно в месте контакта. Уменьшенная амплитуда колебаний, согласно японским и Техасским исследователям, вызывает меньшую деформацию сварочного отпечатка и меньшие механические напряжения, обеспечивает существенно большую сварную площадь, уменьшает эффект «передавленной шейки», улучшает усилие на отрыв и общую прочность сварки.

[Источник: Каталог микроинструментов Gaiser®, стр. 60]

Наши ультразвуковые установки микросварки ES-4029 для разварки тонкой проволокой оснащаются пьезокерамическим ультразвуковым преобразователем с рабочей частотой 110 кГц либо 62 кГц.