超聲波焊接技術在電子產品防水氣密處理上的應用

2021-04-08 16:47

隨著人類工業化進程的發展，越來越多的電子產品融入到人們的生活當中，為人們的生產、生活提供了極大的便利。比如人人必備的手機、筆記本電腦、數碼相機、各種家用電器，還有用於公共安全監管戶外攝像機、車載攝像機等等。但是電子產品的自身特殊性，決定了其核心部分集成電路板不能夠接觸到水，否則就會對產品造成不可逆的損害。因此，電子產品的防水設計就成了重中之重，是必須考慮的問題。根據產品使用環境不同 , 電子產品的防水要求也不同。目前國際認可的外殼防護等級標準有 “ 日本 JIS 標準（JISC0920）” 和 “ 國際標準防護等級IP標準（IEC60529）”。我國的相關國標為GB4208-2008 外殼防護等級，我國國標主要內容與國際工業標準外殼防護等級IP相同。外殼防護等級標準中，主要對產品的防塵和防水兩個方麵做出了明確的規定。就人們日常對於防水的定義來講，防水性好的產品，防塵性能也是非常好的。因此在電子產品設計時，考慮更多的是產品防水性。

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

超聲波焊接技術從二十世紀問世到現在，因其經濟、環保、應用靈活的特點而在汽車、電子、電器、醫療器械製造等領域中得到廣泛應用。

超聲波焊接防水氣密處理

超聲波焊接是通過超聲波發生器將 50/60赫茲電流轉換成 15-40kHz高頻電能。高頻電能通過換能器再次被轉換成為同等頻率的機械運動，機械運動通過一套可以改變振幅的變幅杆裝置傳遞到焊頭。焊頭將接收到的振動能量傳遞到待焊接工件的接合部，在該區域，振動能量被通過摩擦方式轉換成熱能，將塑料熔化，使結合麵牢固的連接在一起。超聲波焊接的優點是熱量隻集中在焊接部位，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劑、填料或溶劑，具有操作簡便、焊接速度快、接頭強度高、生產效率高等優點。超聲波焊接防水性能可以達到 IPX7 以上。

產品需要達到水密或氣密的功能要求時，對產品上下膠殼的定位、超聲波導熔線的結構、產品的壁厚結構、產品塑料的材質以及超聲波的頻率和功率都是要有嚴格的要求。

水密或氣密的超聲波焊接設計要求：
1.塑料有足夠的壁厚，用於設計凸凹槽式超聲波焊接線；
2.塑膠材質的可焊性，具有良好超聲波傳導特性的塑料有利於超聲波能量的有效傳遞；
3.複雜的產品表麵將不利於超聲波能量的傳遞，平麵的形狀是理想焊接結構，並且平麵距離焊接線距離較近。大幅度凸凹不平，落差較大的產品表麵結構，將大大影響超聲波能量的傳遞；焊接麵距離焊接線太遠也會影響對超聲波能量造成衰減，甚至對塑料結構造成破壞；
4.水密、氣密要求是有專用的超聲波熔接線的，由於塑膠產品結構的限製，不能夠合理設計超聲波焊接線，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構，超聲波上模產品麵一般做成凸，另外一半做成凹。凸出來的尺寸大於凹型的深度大於0.5-1mm，根據材料和具體情況，此超聲波線高度各不相同；凹槽的開口角度大於凸邊的角度大約3度---5度，融化的塑料將填補槽底部的空隙，從而達到水密氣密。
5.對超聲波焊接設備的要求：要求有足夠大的振幅和功率，按照產品大小和塑膠材質，選擇不同頻率的美女搞基APP。

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