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超声波焊接技术在汽车传感器封装中的应用
市场研究表明,汽车传感器在汽车现代电子化系统中扮演着重要角色。汽车传感器的封装往往采用塑料封装模式。由于注塑工艺等因素的限制,传统工艺中需要粘接,而塑料粘接和热合工艺不仅效率低,且粘接剂有一定的毒性,引起环境污染等问题。同时连接强度和气密性等要求等往往都得不到满足。塑料超声波焊接取代了溶剂粘胶机械加固及其他的粘接工艺,是一种先进的装配技术。超声波焊接成本低,效率高,容易实现自动化生产。因此,超声波焊接技术越来越广泛地获得应用，利用超声波焊接实现汽车传感器封装,是高效率、低成本的技术。
超声波塑料焊接原理
当超声波作用于热塑性的塑料接触面时产生每秒几万次的高频振动。并通过上焊件把超声能量传送到焊区,由于焊区即两个焊接的交界面处声阻大,因此产生局部高温。同时因为塑料导热性差,热能不能及时散发,致使两个塑料的接触面迅速熔化。通过压头加上一定压力后,使上下焊件融合成一体。当超声波停止作用后,压力持续几秒钟,使焊口凝固成型,这样就形成一个坚固的分子链,焊接强度能接近于原材料强度。传感器的超声波焊接一般应选用熔接技术。即以超声波频率振动的焊头,在预定的时间及压力下,使上下焊口磨擦生热,令焊接面相互熔合。
塑料焊接面的设计
汽车传感器外体和插座的两个结合表面的设计,对于获得最佳焊接结果来说是非常重要的。焊接面不应采用平面搭接方式。因为两工件在压力作用下紧密接触,熔化材料不能流延的地方形成了应力集中区域,应力集中会严重影响传感器焊接接头强度,而且此方法容易导致焊接材料分解、脆化、氧化。在设计焊接面时,增加焊接面表面粗糙度可以降低声阻抗,提高表面能流密度,从而提高其焊接强度。设计时应适当的给定焊接面的厚度,因为焊口厚度影响焊接的温度,如果温度过高,会影响影响到汽车传感器的质量。
焊接方式选择
焊接方式分为近声场和远声场。近声场焊接对所有塑料都会有很好的效果。对于低弹模数塑料的焊接最好采用近声场焊接方法。
超声波焊接技术在汽车传感器加工上的应用,提高了传感器的封装质量,塑料封装替代金属材料降低了传感器成本。超声波焊接技术今后会在汽车传感器的生产中越来越多的采用。
