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超聲波焊接技術(shù)在汽車傳感器封裝中的應(yīng)用

2021-05-15 10:10
市場(chǎng)研究表明,汽車傳感器在汽車現(xiàn)代電子化系統(tǒng)中扮演著重要角色。汽車傳感器的封裝往往采用塑料封裝模式。由于注塑工藝等因素的限制,傳統(tǒng)工藝中需要粘接,而塑料粘接和熱合工藝不僅效率低,且粘接劑有一定的毒性,引起環(huán)境污染等問(wèn)題。同時(shí)連接強(qiáng)度和氣密性等要求等往往都得不到滿足。塑料超聲波焊接取代了溶劑粘膠機(jī)械加固及其他的粘接工藝,是一種先進(jìn)的裝配技術(shù)。超聲波焊接成本低,效率高,容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。因此,超聲波焊接技術(shù)越來(lái)越廣泛地獲得應(yīng)用，利用超聲波焊接實(shí)現(xiàn)汽車傳感器封裝,是高效率、低成本的技術(shù)。

超聲波塑料焊接原理
當(dāng)超聲波作用于熱塑性的塑料接觸面時(shí)產(chǎn)生每秒幾萬(wàn)次的高頻振動(dòng)。并通過(guò)上焊件把超聲能量傳送到焊區(qū),由于焊區(qū)即兩個(gè)焊接的交界面處聲阻大,因此產(chǎn)生局部高溫。同時(shí)因?yàn)樗芰蠈?dǎo)熱性差,熱能不能及時(shí)散發(fā),致使兩個(gè)塑料的接觸面迅速熔化。通過(guò)壓頭加上一定壓力后,使上下焊件融合成一體。當(dāng)超聲波停止作用后,壓力持續(xù)幾秒鐘,使焊口凝固成型,這樣就形成一個(gè)堅(jiān)固的分子鏈,焊接強(qiáng)度能接近于原材料強(qiáng)度。傳感器的超聲波焊接一般應(yīng)選用熔接技術(shù)。即以超聲波頻率振動(dòng)的焊頭,在預(yù)定的時(shí)間及壓力下,使上下焊口磨擦生熱,令焊接面相互熔合。

塑料焊接面的設(shè)計(jì)
汽車傳感器外體和插座的兩個(gè)結(jié)合表面的設(shè)計(jì),對(duì)于獲得最佳焊接結(jié)果來(lái)說(shuō)是非常重要的。焊接面不應(yīng)采用平面搭接方式。因?yàn)閮晒ぜ趬毫ψ饔孟戮o密接觸,熔化材料不能流延的地方形成了應(yīng)力集中區(qū)域,應(yīng)力集中會(huì)嚴(yán)重影響傳感器焊接接頭強(qiáng)度,而且此方法容易導(dǎo)致焊接材料分解、脆化、氧化。在設(shè)計(jì)焊接面時(shí),增加焊接面表面粗糙度可以降低聲阻抗,提高表面能流密度,從而提高其焊接強(qiáng)度。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)適當(dāng)?shù)慕o定焊接面的厚度,因?yàn)楹缚诤穸扔绊懞附拥臏囟?如果溫度過(guò)高,會(huì)影響影響到汽車傳感器的質(zhì)量。

焊接方式選擇
焊接方式分為近聲場(chǎng)和遠(yuǎn)聲場(chǎng)。近聲場(chǎng)焊接對(duì)所有塑料都會(huì)有很好的效果。對(duì)于低彈模數(shù)塑料的焊接最好采用近聲場(chǎng)焊接方法。

超聲波焊接技術(shù)在汽車傳感器加工上的應(yīng)用,提高了傳感器的封裝質(zhì)量,塑料封裝替代金屬材料降低了傳感器成本。超聲波焊接技術(shù)今后會(huì)在汽車傳感器的生產(chǎn)中越來(lái)越多的采用。