超声波金属焊接是利用超声频率的机械振动能量,连接同种金属或异种金属的一种特殊方法.金属在进行超声波焊接时,既不向工件输送电流,也不向工件施以高温热源,只是在静压力之下,将机械能转变为内能、形变能及有限的温升.两母材达到再结晶温度下发生的固相焊接.因此它有效地克服了电阻焊接时所产生的飞溅和氧化等现象.超声金属焊机能对铜、银、铝、镍等有色金属的细丝或薄片材料进行单点焊接、多点焊接和短条状焊接.可广泛应用于可控硅引线、熔断器片、电器引线、锂电池极片、极耳的焊接。
常见的金属超声波焊接可分为点焊、环焊、缝焊及线焊
1、环焊
用环焊方法可以一次形成封闭形焊缝,采用的是扭转振动系统。焊接时焊盘扭转,振动的振幅相对于声极轴线呈对称线性分布,轴心区振幅为零,焊盘边缘振幅最大。显然环焊最适用于微电子器件的封装工艺。有时环焊也用于对气密要求特别高的直线焊缝场合,这时候可以采用部分重叠环焊方法,形同缝焊以获得连续地直线焊缝。由于环焊的面积较大,需要较大的功率输入,因此常常采用多换能器驱动方式。
2、点焊
点焊机的振动系统可根据上声极振动状况分为纵向振动(轻型结构)系统、弯曲振动(重型结构)系统以及介于二者的轻型弯曲振动系统等几种。轻型结构用于功率小于500W的小型点焊机。重型结构适用于千瓦级大功率焊机。轻型弯曲振动系统则适用于中小功率焊机,它兼不两振动系统的诸多优点。
3、线焊
线焊可以看成是点焊方法的一种延伸。现在已经可以通过线状上声极上次获得150mm长的线状焊缝。这种方法最适用于箔片的线状封口。
4、缝焊
缝焊机的振动系统按其焊盘的振动状态可分为;
a)纵向振动系统; b)弯曲振动系统; c)扭转振动系统等几类。 其中a)及b)两种较为常用。其焊盘的振动方向与焊接方向垂直。而c)的振动方向则与焊接方向平行。 缝焊可以获得密封的连续焊缝。通常工件被夹持在上、下焊盘之间。在特殊情况下可采用平板式下声极。