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超聲波焊接技術(shù)在電子產(chǎn)品防水氣密處理上的應(yīng)用

2021-04-08 16:47
隨著人類工業(yè)化進(jìn)程的發(fā)展，越來越多的電子產(chǎn)品融入到人們的生活當(dāng)中，為人們的生產(chǎn)、生活提供了極大的便利。比如人人必備的手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)、各種家用電器，還有用于公共安全監(jiān)管戶外攝像機(jī)、車載攝像機(jī)等等。但是電子產(chǎn)品的自身特殊性，決定了其核心部分集成電路板不能夠接觸到水，否則就會對產(chǎn)品造成不可逆的損害。因此，電子產(chǎn)品的防水設(shè)計(jì)就成了重中之重，是必須考慮的問題。根據(jù)產(chǎn)品使用環(huán)境不同 , 電子產(chǎn)品的防水要求也不同 。目前國際認(rèn)可的外殼防護(hù)等級標(biāo)準(zhǔn)有 “ 日本 JIS 標(biāo)準(zhǔn) （JISC0920）” 和 “ 國際標(biāo)準(zhǔn)防護(hù)等級IP標(biāo)準(zhǔn) （IEC60529）”。 我國的相關(guān)國標(biāo)為GB4208-2008 外殼防護(hù)等級，我國國標(biāo)主要內(nèi)容與國際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)外殼防護(hù)等級IP相同。外殼防護(hù)等級標(biāo)準(zhǔn)中，主要對產(chǎn)品的防塵和防水兩個方面做出了明確的規(guī)定 。 就人們?nèi)粘τ诜浪亩x來講，防水性好的產(chǎn)品，防塵性能也是非常好的。因此在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)時，考慮更多的是產(chǎn)品防水性 。

電子產(chǎn)品常用防水方式電子產(chǎn)品一般由外殼、PCB 板、緊固件、輔助零件和線材五個基本部分組成。外殼由于裸露在外部，所以一般來說承擔(dān)防水性能的都是外殼以及相關(guān)的輔助零件。目前電子產(chǎn)品主流的防水方式有以下五種 ：1）彈性元件 ；2） 密封膠 ；3）防水雙面膠 ；4）超聲波焊接 ；5）二次注塑 。

超聲波焊接技術(shù)從二十世紀(jì)問世到現(xiàn)在，因其經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、應(yīng)用靈活的特點(diǎn)而在汽車、電子、電器、醫(yī)療器械制造等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。

超聲波焊接防水氣密處理


超聲波焊接是通過超聲波發(fā)生器將 50/60赫茲電流轉(zhuǎn)換成 15-40kHz高頻電能。高頻電能通過換能器再次被轉(zhuǎn)換成為同等頻率的機(jī)械運(yùn)動，機(jī)械運(yùn)動通過一套可以改變振幅的變幅桿裝置傳遞到焊頭。焊頭將接收到的振動能量傳遞到待焊接工件的接合部，在該區(qū)域，振動能量被通過摩擦方式轉(zhuǎn)換成熱能，將塑料熔化，使結(jié)合面牢固的連接在一起 。 超聲波焊接的優(yōu)點(diǎn)是熱量只集中在焊接部位，焊縫牢固而美觀，幾乎所有的塑料都可以采用超聲波焊接。不需要添加任何粘結(jié)劑、填料或溶劑，具有操作簡便、焊接速度快、接頭強(qiáng)度高、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。超聲波焊接防水性能可以達(dá)到 IPX7 以上。

產(chǎn)品需要達(dá)到水密或氣密的功能要求時，對產(chǎn)品上下膠殼的定位、超聲波導(dǎo)熔線的結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品的壁厚結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品塑料的材質(zhì)以及超聲波的頻率和功率都是要有嚴(yán)格的要求。

水密或氣密的超聲波焊接設(shè)計(jì)要求：
1.塑料有足夠的壁厚，用于設(shè)計(jì)凸凹槽式超聲波焊接線；
2.塑膠材質(zhì)的可焊性，具有良好超聲波傳導(dǎo)特性的塑料有利于超聲波能量的有效傳遞；
3.復(fù)雜的產(chǎn)品表面將不利于超聲波能量的傳遞，平面的形狀是理想焊接結(jié)構(gòu)，并且平面距離焊接線距離較近。大幅度凸凹不平，落差較大的產(chǎn)品表面結(jié)構(gòu)，將大大影響超聲波能量的傳遞；焊接面距離焊接線太遠(yuǎn)也會影響對超聲波能量造成衰減，甚至對塑料結(jié)構(gòu)造成破壞；
4.水密、氣密要求是有專用的超聲波熔接線的，由于塑膠產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的限制，不能夠合理設(shè)計(jì)超聲波焊接線，將造成不能防水防氣。水密型超聲波熔接線一般做成凸凹槽結(jié)構(gòu)，超聲波上模產(chǎn)品面一般做成凸，另外一半做成凹。凸出來的尺寸大于凹型的深度大于0.5-1mm，根據(jù)材料和具體情況，此超聲波線高度各不相同；凹槽的開口角度大于凸邊的角度大約3度---5度，融化的塑料將填補(bǔ)槽底部的空隙，從而達(dá)到水密氣密。
5.對超聲波焊接設(shè)備的要求：要求有足夠大的振幅和功率，按照產(chǎn)品大小和塑膠材質(zhì)，選擇不同頻率的超聲波焊接機(jī)。