يعمل اللحام بالموجات فوق الصوتية واللحام البقعي بالمقاومة على حل مشكلات الربط المختلفة في مجموعات التلامس الكهربائية: يستخدم اللحام بالموجات فوق الصوتية اهتزازًا وضغطًا ميكانيكيًا عالي التردد لإنشاء رابطة الحالة الصلبة، بينما يولد اللحام بالمقاومة حرارة موضعية من خلال المقاومة الكهربائية تحت قوة القطب. بالنسبة للواجهات من AgSnO2 إلى النحاس، والمفاصل المجدولة من النحاس إلى النحاس، وجسور الاتصال المختومة، يجب أن يأخذ الاختيار في الاعتبار مجموعات المواد، وسمك القسم، ومقاومة التلامس، وقوة المفاصل، والتشوه المسموح به. ولا تعتبر أي من العمليتين مفضلة عالميًا؛ يعتمد الاختيار الصحيح على هندسة المفصل والواجب الكهربائي ونافذة الإنتاج المعتمدة.
توافق المواد والتصميم المشترك لمجموعات AgSnO2-Copper والنحاس
واجهات AgSnO2-Copper: تمييز مادة التلامس عن الركيزة الهيكلية
AgSnO2 عبارة عن مادة تلامس كهربائية ذات قاعدة فضية تحتوي على أكسيد القصدير، ويتم اختيارها عادةً لتبديل التطبيقات التي تتطلب مقاومة للتآكل القوسي ونقل المواد. يمكن استخدام التركيبة الاسمية 88/12 Ag/SnO2 كتركيبة مرجعية، ولكن يجب تأكيد التركيبة الفعلية وطريق التصنيع وفقًا لمواصفات المادة.
إن ربط عنصر اتصال AgSnO2 بدعامة نحاسية لا يعادل لحام مكونين نحاسيين متجانسين. تتميز مادة التلامس القائمة على الفضة والركيزة النحاسية بخصائص حرارية وميكانيكية وكهربائية مختلفة. على وجه الخصوص، يؤثر تشتت الأكسيد وهندسة عنصر التلامس ووجود واجهة ملحومة أو مثبتة أو مكسوة على عملية الانضمام الممكنة.
قبل اختيار اللحام بالموجات فوق الصوتية أو اللحام بالمقاومة، حدد ما إذا كان التصميم يتطلب لحامًا مباشرًا لمادة التلامس، أو لحام حامل نحاسي ملامس، أو عملية ربط منفصلة تربط عنصر التلامس بالحامل. لا ينبغي افتراض أن اللحام المباشر مناسب لكل درجة AgSnO2 أو هندسة التلامس.
وصلات جديلة من النحاس إلى النحاس: إدارة حركة الخيوط والمسارات الحالية
يتم استخدام جديلة النحاس بشكل شائع في التوصيلات الكهربائية المرنة، بما في ذلك جسور الاتصال المتحركة، وتجميعات قواطع الدائرة، ومكونات التبديل ذات التيار العالي. توفر خيوطها الدقيقة المتعددة المرونة، ولكنها تخلق أيضًا تحديات للتحكم في العملية.
- توحيد ستراند:يجب أن تعمل العملية على توحيد الخيوط المقصودة دون ترك مناطق مفرطة غير مرتبطة.
- الهندسة المتأثرة بالحرارة:يمكن أن يؤدي الانصهار المحلي أو الضغط المفرط إلى تقليل المرونة وتغيير المقطع العرضي الفعال.
- الاستمرارية الكهربائية:يجب أن يمر التيار عبر منطقة مستقرة ومترابطة بدلاً من عدد صغير من نقاط الاتصال المعزولة من الطرف إلى الطرف.
- الاحتفاظ الميكانيكي:يجب أن يحدد اختبار السحب والقص ما إذا كان المفصل يتحمل أحمال التجميع وحركة الخدمة.
- حالة السطح:يمكن لأفلام الأكسيد والزيت والطلاء والتلوث تغيير نافذة الترابط.
غالبًا ما يكون اللحام بالموجات فوق الصوتية مرشحًا قويًا للتوصيلات النحاسية من جديلة إلى طرفية لأنه يمكن أن ينشئ روابط الحالة الصلبة دون الحاجة إلى ذوبان كميات كبيرة. يمكن أن يكون اللحام بالمقاومة مناسبًا أيضًا عندما تدعم الهندسة الطرفية والوصول إلى القطب وتكوين الجديلة تركيز التيار المتكرر.
مدخلات التصميم المشترك لتجميعات التبديل IEC 60947
| مدخلات التصميم | أهمية الهندسة | طريقة التحقق |
|---|---|---|
| المواد الأساسية والصف | يحدد الموصلية والصلابة واستجابة الانضمام | شهادة المواد والتحقق من الدرجة |
| تكوين الاتصال | يؤثر على سلوك التبديل والتوافق مع مسار الانضمام | شهادة المورد والتحليل الكيميائي، عند الاقتضاء |
| سمك الورقة أو الطرفية | يؤثر على مدخلات الطاقة، وقوة القطب، والتشوه | فحص الرسم وقياس السماكة |
| المقطع العرضي جديلة | يؤثر على القدرة الحالية، والتوحيد، والمرونة | فحص الأبعاد وتحليل المقطع العرضي |
| التداخل المشترك ومنطقة اللحام | يحدد توزيع الحمل ومنطقة النقل الحالية | مراجعة الرسم وتقسيم المعادن |
| طلاء السطح | قد يغير مقاومة الاتصال واتساق اللحام | مواصفات الطلاء وفحص السطح |
| التشغيل الحالي ودورة العمل | تحديد ارتفاع درجة الحرارة ومتطلبات الخدمة | الاختبارات الكهربائية في ظل ظروف محددة |
يجب تحديد الجزء المطبق وفقًا للمعيار IEC 60947 وفقًا لجهاز التبديل والاستخدام المقصود منه. لا تثبت شهادة المادة أو عملية الانضمام وحدها توافق المجموعة الكهربائية النهائية.
اللحام بالتلامس بالموجات فوق الصوتية: ربط الحالة الصلبة للنحاس الرقيق والموصلات المرنة
كيف يشكل اللحام بالموجات فوق الصوتية المفصل
يطبق اللحام المعدني بالموجات فوق الصوتية قوة التثبيت والاهتزاز الميكانيكي عالي التردد على الأسطح المعدنية المتداخلة. تعمل الحركة البينية الناتجة على تعطيل الأفلام السطحية وتعزز الاتصال الحميم بين المعدن. في ظل ظروف مناسبة، يتم تشكيل المفاصل دون ذوبان الكتلة.
يعتمد تردد التشغيل الفعلي والسعة والقوة ووقت اللحام وحدود الطاقة على نظام اللحام والأدوات والمواد وهندسة المفاصل. تعمل العديد من أنظمة لحام المعادن الصناعية بعشرات الكيلو هرتز، ولكن يجب أخذ تردد محدد من مواصفات المعدات بدلاً من معاملته كمتطلبات عملية عالمية.
بالنسبة لجديلة النحاس والمحطات النحاسية الرفيعة، تشمل متغيرات العملية الرئيسية ما يلي:
- السعة:يتحكم في اهتزاز السطح البيني وعمل الاحتكاك.
- قوة لقط:يحافظ على الاتصال بينما يؤثر على ضغط الخيوط والتشوه المحلي.
- وقت اللحام أو الطاقة:يحدد ما إذا كانت الواجهة تتلقى عملاً ميكانيكيًا كافيًا.
- هندسة الأداة:يتحكم في نقل الاهتزاز وتوزيع ضغط الترابط.
- التكديس المشترك:يغير انتقال الطاقة عبر الطبقات ويؤثر على منطقة الرابطة الناتجة.
يمكن أن تترك الطاقة غير الكافية خيوطًا مرتبطة جزئيًا. يمكن أن تتسبب الطاقة المفرطة في قطع الخيوط، أو تمزق السطح، أو ترقق الأطراف، أو تشويه الأبعاد. ولذلك يجب إنشاء نافذة العملية التي تم التحقق من صحتها باستخدام مواد وأدوات إنتاج تمثيلية.
المزايا والقيود على جديلة النحاس والموصلات الرفيعة
يعد اللحام بالموجات فوق الصوتية مفيدًا بشكل خاص عندما يكون ذوبان المواد السائبة غير مرغوب فيه ويجب ربط الموصلات المرنة بالمحطات الطرفية.
| بند التقييم | اللحام بالموجات فوق الصوتية | الآثار الهندسية |
|---|---|---|
| تشكيل السندات | الحالة الصلبة في المقام الأول في ظل ظروف مناسبة | يحد من ذوبان الجزء الأكبر في الواجهة |
| جديلة النحاس | مناسبة لدمج خيوط متعددة | يتطلب التحكم في ضغط الخيوط وبصمة اللحام |
| علامات تبويب النحاس رقيقة | يمكن أن يقلل من الحاجة إلى تجمع اللحام المنصهر | قد يتسبب ضغط الأداة في حدوث ترقق أو علامات محلية |
| مواد متباينة | يعتمد على زوج المواد المحدد وحالة السطح | التأهيل مطلوب لكل مجموعة مواد |
| ارتداء القطب أو الأداة | يؤثر تآكل Sonotrode والسندان على نقل الطاقة | الفحص الدوري للأدوات ضروري |
| المظهر المشترك | يُظهر عادةً منطقة لحام مضغوطة ومُحكمة | المظهر وحده لا يمكنه إثبات قوة الرابطة |
| مراقبة الإنتاج | يمكن مراقبة القوة والطاقة والوقت والتشريد | يجب أن ترتبط حدود القبول بالاختبارات المدمرة |
لا ينبغي التعامل مع اللحام بالموجات فوق الصوتية على أنه مناسب تلقائيًا لكل واجهة اتصال فضية. يجب أن يكون مسار الانضمام مؤهلاً لدرجة الاتصال الفعلية، والمواد الحاملة، وحالة الطلاء، والواجب الكهربائي.
عملية التأهيل لتجميع لحام الاتصال بالموجات فوق الصوتية
يجب أن تنشئ عملية تجميع اللحام التلامسي بالموجات فوق الصوتية المؤهلة علاقة موثقة بين إعدادات الماكينة وخصائص المفصل النهائي.
- تحديد درجات المواد وسمكها وأبعاد التداخل وحالة السطح.
- سجل السعة والقوة ووقت اللحام أو الطاقة وبيانات الإزاحة المطبقة.
- فحص عرض اللحام والطول والمسافة البادئة والتشوه الطرفي.
- قسم المفاصل التمثيلية لتقييم استمرارية السندات والمناطق غير المرتبطة.
- قياس مقاومة المفاصل باستخدام طريقة خاضعة للرقابة وقابلة للتكرار.
- إجراء اختبارات القص أو السحب أو الشد المدمرة المناسبة لهندسة المفصل.
- قم بتأكيد نافذة العملية عبر نطاق الإنتاج المطلوب وعمر الأدوات.
يجب أن تأتي حدود القبول الرقمية من رسم المنتج أو مواصفات العميل أو متطلبات التصميم المعتمدة. لا يمكن تعيين عتبة قوة القص العالمية لكل وصلة جديلة أو مجموعة اتصال كهربائية.
قم بتنزيل ورقة مواصفات مواد الاتصال
لحام البقعة بالمقاومة: تسخين جول موضعي للأجزاء الكهربائية المختومة
توليد الحرارة وقوة القطب
يقوم لحام البقعة بالمقاومة بتمرير التيار الكهربائي من خلال الأجزاء الموصلة المتداخلة أثناء تطبيق قوة القطب. تولد المقاومة الكهربائية في الواجهة حرارة موضعية، والتي يمكن أن تشكل كتلة صلبة من اللحام عندما تكون مجموعة المواد وظروف العملية مناسبة.
تعتمد النتيجة على التيار، وزمن اللحام، وقوة القطب، وهندسة وجه القطب، وسمك المادة، ومقاومة السطح، وظروف التبريد. يمثل النحاس تحديًا خاصًا لأن موصليته الكهربائية والحرارية العالية يمكن أن تجعل التحكم في التدفئة الموضعية أمرًا صعبًا. ولذلك يجب التحقق من صحة حالة القطب والتوصيل الحالي لسبائك النحاس الفعلية وتصميم المفصل.
بالنسبة للمكونات المختومة الأكثر سمكًا، يمكن أن توفر عملية اللحام بالمقاومة المصممة بشكل صحيح وصلة مركزة ذات هندسة قابلة للتكرار. ومع ذلك، يمكن أن يؤدي إدخال الحرارة الزائدة إلى الطرد، أو ظهور مسافة بادئة على السطح، أو التصاق القطب الكهربائي، أو التشويه، أو توسيع المنطقة المتضررة بالحرارة.
متغيرات العملية لجهات الاتصال النحاسية وجسور الاتصال المختومة
| متغير العملية | منخفضة جدًا أو يتم التحكم فيها بشكل سيء | عالية جدًا أو سيئة التحكم |
|---|---|---|
| تيار اللحام | التدفئة غير الكافية وكتلة اللحام الصغيرة | الطرد أو المسافة البادئة المفرطة أو ارتفاع درجة الحرارة |
| وقت اللحام | تشكيل الكتلة غير مكتملة | مدخلات الحرارة المفرطة والمنطقة المتضررة أكبر |
| قوة القطب | اتصال غير مستقر ومقاومة غير متناسقة | انخفاض مقاومة الواجهة أو المسافة البادئة الزائدة، اعتمادًا على الإعداد |
| حالة الوجه الكهربائي | التوزيع الحالي غير المتكافئ | منطقة الاتصال المفرطة أو العيوب الموضعية المرتبطة بالتآكل |
| حالة السطح | مقاومة الاتصال المتغيرة والتدفئة غير المتناسقة | انهيار الطلاء أو تلف السطح في ظل ظروف غير مناسبة |
| التبريد وعقد الوقت | عدم كفاية التصلب أو الاستقرار عند الاقتضاء | وقت الدورة غير الضروري إذا تم تحسينه بشكل سيء |
بالنسبة للمفاصل من النحاس إلى النحاس، يجب تطوير التيار والقوة وهندسة القطب الكهربائي وحالة السطح معًا. لا يمكن ببساطة نقل المعلمات المحددة للفولاذ منخفض التوصيل إلى أطراف النحاس.
3.3 كتلة اللحام، المنطقة المتأثرة بالحرارة، والتحكم في التشويه
لا يمكن الحكم على جودة لحام البقعة المقاومة من خلال مظهر السطح وحده. يجب تقييم كتلة اللحام والمنطقة المحيطة المتأثرة بالحرارة وعمق المسافة البادئة وسمك القسم المتبقي وفقًا لخطة الرسم والتأهيل.
يمكن للمقطع العرضي أن يكشف عن أبعاد الكتلة، والمسامية، والشقوق، والاندماج غير الكامل، والعيوب المرتبطة بالطرد. عندما تحمل مجموعة الاتصال تيارًا بالقرب من نابض متحرك أو جسر اتصال تمت معايرته، يمكن أن يؤدي التشوه أيضًا إلى تغيير محاذاة الاتصال أو التحميل المسبق للنابض أو سلوك الفتح والإغلاق.
بالنسبة لتجميعات الاتصال الكهربائية، يجب أن يتضمن إجراء اللحام فحوصات الأبعاد قبل وبعد التوصيل، وتقييم الوصلة المدمرة، والقياسات الكهربائية. إذا كانت المجموعة تتضمن عنصر اتصال فضي، فتأكد من أن حرارة اللحام والتحميل الميكانيكي لا يؤثران على عنصر الاتصال أو ارتباطه الموجود مسبقًا بالحامل النحاسي.
اللحام بالموجات فوق الصوتية مقابل اللحام بالمقاومة: اختيار العملية لتجميعات الاتصال الكهربائية
المقارنة الهندسية حسب نوع المفصل
| معيار الاختيار | اللحام بالموجات فوق الصوتية | لحام البقعة المقاومة |
|---|---|---|
| آلية الانضمام الأولية | الاهتزاز والضغط الميكانيكي | تسخين المقاومة الكهربائية وضغط القطب |
| ذوبان بالجملة | يتم تجنبه عمومًا في رابطة الحالة الصلبة المقصودة | عادة ما يستخدم الذوبان المحلي لتشكيل كتلة اللحام |
| جديلة النحاس | غالبًا ما يكون مناسبًا للدمج متعدد الخيوط | ممكن مع تصميم المحطة والقطب المناسب |
| مكونات نحاسية رقيقة | يكون ذلك مفيدًا عندما يدعم المكدس نقل الاهتزاز المستقر | ممكن، ولكن التدفئة المحلية والمسافة البادئة تتطلب السيطرة |
| أجزاء مختومة أكثر سمكا | محدودة بقدرة المعدات والهندسة المشتركة | غالبًا ما يكون مناسبًا عندما يكون الوصول إلى التيار والقطب الكهربائي كافيًا |
| معادن متباينة | مطلوب تأهيل زوج المواد | مطلوب تأهيل زوج المواد |
| تركيز التفتيش النموذجي | منطقة السندات، تلف الخيوط، المسافة البادئة، المقاومة | أبعاد الكتلة، الطرد، المسافة البادئة، المنطقة المتأثرة بالحرارة، المقاومة |
| المخاوف الرئيسية المتعلقة بالمعدات | ارتداء Sonotrode، واستقرار السعة، لقط، ومراقبة الطاقة | تآكل القطب، استقرار التيار، القوة، التبريد، التحكم في وقت اللحام |
| قرار الإنتاج | أفضل تقييم للانضمام إلى الحالة الصلبة والموصلات المرنة | أفضل تقييم لدمج الدمج الموضعي لمجموعات الأجزاء المتوافقة |
لا ينبغي اختيار أي من الطريقتين فقط على أساس وقت الدورة أو مخرجات المعدات الاسمية. يجب أن يأخذ القرار في الاعتبار قوة المفصل، والمقاومة الكهربائية، وارتفاع درجة الحرارة، واستقرار الأبعاد، وتغير الإنتاج، وتكلفة الصيانة.
مصفوفة الاختيار للجمعيات الكهربائية المشتركة
| طلب | مرشح العملية الأولية | أولويات التأهيل |
|---|---|---|
| جديلة النحاس إلى محطة النحاس | اللحام بالموجات فوق الصوتية | توحيد الجديلة، وقوة السحب، والمقاومة، والمرونة |
| رقائق نحاسية رقيقة أو كومة من علامات التبويب | اللحام بالموجات فوق الصوتية، يخضع للتكديس | استمرارية الرابطة، التخفيف، التشويه، المقاومة الكهربائية |
| جسر مختوم من النحاس إلى النحاس | لحام البقعة المقاومة أو اللحام بالموجات فوق الصوتية، اعتمادا على الهندسة | منطقة الكتلة أو الرابطة، قوة القص، المقاومة، المحاذاة |
| كومة طرفية مختومة سميكة | لحام البقعة بالمقاومة، يخضع للتسليم والوصول الحالي | حجم الكتلة، المسافة البادئة، المنطقة المتأثرة بالحرارة، القوة |
| اتصال AgSnO2 على الناقل النحاسي | طريق الانضمام الخاص بالتطبيق | سلامة الاتصال، وقوة المرفق، والتأثيرات الحرارية، وتبديل الأداء |
| واجهة معدنية متباينة | إما العملية إلا بعد التأهيل | توافق المواد، العيوب البينية، الشيخوخة، ثبات المقاومة |
لماذا يجب تقييم مقاومة التلامس إلى جانب قوة المفصل
قد يظل اللحام القوي ميكانيكيًا غير مناسب إذا كان المسار الحالي يتمتع بمقاومة مفرطة. وعلى العكس من ذلك، فإن قراءة المقاومة الأولية المنخفضة لا تثبت أن المفصل سوف يتحمل الاهتزاز، أو التدوير الحراري، أو التحميل الميكانيكي المتكرر.
تعتمد مقاومة الاتصال أو المفاصل على المسار الحالي الفعلي والمنطقة المستعبدة وحالة الواجهة والأفلام السطحية وإعداد القياس. يعد قياس كلفن بأربعة أسلاك مناسبًا بشكل عام للمفاصل منخفضة المقاومة لأنه يفصل مسار استشعار الجهد عن الأسلاك الحاملة للتيار ويقلل من خطأ مقاومة الرصاص.
يجب أن يحدد الاختبار تيار القياس، ومواقع المسبار، وظروف التثبيت، ونطاق الأجهزة، ومعايير القبول. وينبغي مقارنة القياسات عند نقاط متسقة في عملية الإنتاج، ويجب استخدام نفس الطريقة لتقييمات خط الأساس والمتانة.
بالنسبة للتجمعات الخاضعة لتيار كبير، ينبغي استكمال اختبار المقاومة باختبار ارتفاع درجة الحرارة في ظل الواجب الكهربائي المقصود. يحدد معيار المنتج المطبق ومواصفات العميل شروط الاختبار؛ تختلف متطلبات المواصفة IEC 60947 باختلاف فئة الجهاز وجزءه.
خطة التأهيل لسلاسل التوريد IATF 16949
بالنسبة لسلاسل توريد السيارات والمكونات الكهربائية، يجب أن يربط تأهيل العملية بين تحديد المواد الواردة، ومعلمات الانضمام، والمراقبة أثناء العملية، والفحص النهائي، وإمكانية التتبع.
قد تتضمن خطة التحكم العملية ما يلي:
- شهادات المواد وتحديد الدفعة لسبائك النحاس ومواد الاتصال.
- وصفات اللحام المعتمدة المرتبطة بأرقام الأجزاء والرسومات التي يتم التحكم في مراجعتها.
- مراقبة طاقة الموجات فوق الصوتية، والسعة، والقوة، والوقت، أو تيار اللحام بالمقاومة، والوقت، والقوة، وحالة القطب.
- فحص الأبعاد لموقع اللحام والمسافة البادئة ومحاذاة المكونات.
- اختبارات القص أو السحب المدمرة على فترات زمنية محددة لأخذ العينات.
- قياسات مقاومة أربعة أسلاك واختبار ارتفاع درجة الحرارة عند تحديد ذلك.
- التعامل مع حالات عدم المطابقة، والإجراءات التصحيحية، وإمكانية تتبع الدفعة بموجب نظام الجودة المطبق.
IATF 16949 هو معيار لنظام إدارة جودة السيارات، وليس موافقة على عملية اللحام أو ضمان أن اللحام الفردي يلبي متطلبات التصميم الخاصة به. يجب تحديد معايير القبول الخاصة بالعملية والتحقق من صحتها بشكل منفصل. يجب أيضًا تقييم التزامات RoHS وREACH وفقًا للقيود والإعفاءات ومتطلبات العملاء ذات الصلة بالمواد ذات الصلة.
استشر مهندسينا الكهربائيين اليوم
الأسئلة المتداولة
ما هي نسبة السماكة القصوى للحام بالموجات فوق الصوتية المعدنية المتباينة بين ملامسات الفضة والسيقان النحاسية؟
يعمل اللحام بالموجات فوق الصوتية على النحو الأمثل عندما لا تتجاوز نسب السُمك بين طرف التلامس العلوي والركيزة النحاسية السفلية 3:1، مع الحفاظ على سمك المفصل الإجمالي أقل من 1.5 مم لضمان نقل الطاقة الصوتية بشكل فعال.
كيف تضمن شركة Xiamen Apollo إمكانية تتبع الكمية للامتثال لـ IATF 16949؟
تخضع جميع المواد الخام الواردة (على سبيل المثال، AgSnO₂/Cu ثنائية المعادن) للتحليل الطيفي الوارد والفحص المجهري. تعمل العلامات بالليزر على الشرائط الحاملة على ربط كل دفعة إنتاج مباشرةً بشهادات اختبار المطحنة وتقارير فحص الأبعاد.
ما هي المهلة الزمنية القياسية لمجموعات الاتصال الملحومة المخصصة؟
عادةً ما يتم تصنيع النماذج الأولية للأدوات القياسية وعينات جسر الاتصال الملحومة المخصصة، وفحصها عبر تقسيم المعادن، وشحنها في غضون 10 إلى 15 يوم عمل بعد الموافقة على الرسم الهندسي.
اتصل بنا
بحاجة إلى إنتاج جاهزةاتصال ملحومة الاتصال الفضة؟ أرسل رسوماتك ودرجات المواد وأبعاد المفاصل والحجم السنوي اليوم لإجراء مراجعة هندسية مباشرة من المصنع وتقييم عملية اللحام وعروض أسعار OEM.
