超声波焊接在汽车传感器封装中的应用

2007年10月第24卷第5期沈阳航空工业学院学报

JournalofShenyangInstituteofAeronauticalEngineeringOct.2007Vol.24　No.5

文章编号:1007-1385(2007)05-0025-04

超声波焊接在汽车传感器封装中的应用

赵　钢

1,2

　曹　智　董双辉

22

(1.沈阳建筑大学,辽宁沈阳　110168;2.沈阳航空工业学院,辽宁沈阳　110034)

摘　要: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。讲述了通过对材料、焊接方法的选择和焊口及工装设计与制造过程设计,来实现汽车传感器封装的方法。最后展望了超声波技术在汽车传感器生产领域的发展应用前景。关键词:汽车传感器;超声波;焊接中图分类号:TG663

文献标识码:A

　　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,染等问题。,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。

图1　超声波焊接简化模型

1　超声波焊接原理

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(图1)。即以超声波频率振动的焊头,在预定的时间及

须承受-40℃至85℃的温度范围,在发动机舱中

[1]

将达到125℃,最恶劣的条件下可能达到

[3]

150℃。同时还要承受冲击。选择的材料首先必须能达到上述要求。

一般在汽车车传感器产品中根据实际使用条件,应用较多的有ABS、PBT、PVC和PA等。

一般来说,塑料超声波可焊性取决于公式:

(1)G=

ρct

式中,K为焊件形状因子;E为弹性模量;μ为摩擦系数;λ为热导率;ρ为密度;c为比热容;t为熔点。从公式(1)可知,焊接质量与弹性模量、摩擦系数、热导率成正比,与其密度、比热容、熔点成反比。其中焊接质量主要与材料的熔点和表面摩擦系数有关。这些参数的变化将影响焊接区域的温度、应力和变形,从而影响焊接质量。

[6]

压力下,使上下焊口磨擦生热,令焊接面相互熔合。

2　材料的选择

汽车的工作环境是恶劣的,传感器在车厢中

收稿日期:2007-08-03

作者简介:赵钢(1974-),男,辽宁沈阳人,工程师,

在读硕士研究生

3　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