漆包线的超声辅助热压微焊接技术研究

摘要

漆包线作为内外连接的导体介质和部分的基础元件，其广泛应用于电子元器件、航空航天和汽车制造等产品中。当漆包线的末端和金属终端需要实现连接时，传统的连接方法在焊接质量、焊接效率、焊接成本等方面难以满足要求，这使得漆包线的连接问题一直成为一个工业难题。
　　本文针对漆包线微焊接技术的难点，在现有热压工艺和超声引线键合工艺的基础上，参考金丝球的超声热压键合技术，提出了漆包线的超声辅助热压微焊接工艺。该工艺技术无需预先去除漆包线表层的绝缘膜，可以实现漆包线与金属终端的直接可靠连接。
　　首先设计搭建了能够实现漆包线焊接的超声辅助热压微焊接工艺试验平台，包括伺服加压机构、超声振动系统的设计;热压电源的选型和自热压头的设计选择;触摸屏-PLC时序控制系统的设计等。
　　其次，利用设计搭建好的漆包线焊接试验平台，以线径为0.2mm的漆包线和厚度为0.2mm的锡箔片为试验材料，针对不同的焊接时序分别进行了正交试验，得到了最佳的焊接时序、焊接工艺参数和最佳的放电时机;在最佳焊接时序、最佳放电时机和最佳焊接工艺参数的基础上，进行了各个工艺参数的单因素试验，研究分析了超声功率、热压电源放电时间、超声振动时间、焊接电流、焊接压力率等工艺参数与焊点接头抗拉强度和焊点外观质量的关系。
　　最后，使用红外热像仪对微焊接过程中的最高温度进行了检测;使用超景深显微镜对焊点接头的金相组织进行了观测分析;结合超声键合理论、超声能量对材料变形的影响以及键合界面金属原子的扩散机理等理论依据，对本研究微焊接焊点接头的形成作了分析和探讨。试验观测分析在漆包线的焊接过程中，接头结合界面并没有发生金属熔化，故分析超声辅助热压微焊接是一种固相连接的方法。在此焊接过程中，超声作为一种强有力的能量输入，相比热压微焊接可以显著提高漆包线焊接接头的质量。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 引言：课题研究背景

1．2 漆包线微焊接技术的国内外研究现状

1．2．1 漆包线的传统钎接方法

1．2．2 漆包线的其他焊接方法

1．3 热压焊的基础理论

1．4 超声焊接的基础理论

1．4．1 超声金属焊接

1．4．2 超声塑料焊接

1．5 热超声键合理论

1．6 本文研究内容和目标

第二章 超声辅助热压微焊接设备

2．1 超声辅助热压微焊接方案的提出

2．1．1 漆包线微焊接的难点

2．1．2 超声辅助热压微焊接工艺的提出

2．1．3 整体焊接装备的结构方案确定

2．2 自热压头设计

2．3 热压电源的选取

2．4 加压机构

2．5 超声振动系统

2．5．1 换能器

2．5．2 变幅杆

2．6 本章小结

第三章 时序控制系统的设计

3．1 焊接工艺流程

3．2 控制系统基本技术要求

3．3 硬件系统设计

3．3．1 硬件系统组成

3．3．2 步进电机和滚珠丝杠

3．3．3 触摸屏

3．3．4 PLC选型

3．4 软件系统设计

3．4．1 触摸屏编辑

3．4．2 PLC程序

3．5 本章小结

第四章 超声辅助热压微焊接工艺试验的研究

4．1 试验材料的选择

4．2 试验方法

4．3 测试仪器

4．4 焊接质量评价标准

4．5 工艺参数的正交试验

4．5．1 时序一：超声超前焊接电源放电振动一段时间

4．5．2 时序二：超声振动完成以后焊接电源放电

4．5．3 时序三：焊接电源放电完成以后超声振动

4．5．4 最佳焊接时序的确定

4．5．5 时序一热压电源最佳放电时段的确定

4．6 各个焊接参数与焊点质量的关系

4．6．1 超声功率的影响

4．6．2 热压电源放电时间的影响

4．6．3 超声振动时间的影响

4．6．4 焊接电流的影响

4．6．5 压力的影响

4．7 本章小结

第五章 超声辅助热压微焊接接头形成机理的探讨

5．1 接头键合机理

5．1．1 热压焊接的机理

5．1．2 超声键合机理

5．2 焊接温度分析

5．3 金相和显微组织分析

5．3．1 金相实验准备

5．3．2 金相和显微组织的分析

5．4 超声辅助热压微焊接机理分析

5．5 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

声明

致谢