超聲技術(shù)在電子專用設(shè)備中的應(yīng)用研究

何義華，許仁安

（廈門工學(xué)院，福建 廈門 361021）

0 引言

超聲波技術(shù)及其應(yīng)用發(fā)展已經(jīng)有百年多的歷史。超聲波在介質(zhì)條件下，可以產(chǎn)生機械效應(yīng)及物理效應(yīng)，具有各向異性、傳播距離遠、傳播介質(zhì)限制小等特征，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、半導(dǎo)體、光學(xué)、石油及電子等領(lǐng)域，并發(fā)揮出巨大作用價值[1]。為有效探索超聲技術(shù)在電子專用設(shè)備中的應(yīng)用，本文以實踐應(yīng)用為視角，基于超聲技術(shù)闡釋，對超聲清洗技術(shù)在電子專用設(shè)備中的應(yīng)用進行分析；以超聲加工機床為例，探析超聲加工技術(shù)在電子專用設(shè)備中的應(yīng)用；以超聲金屬焊接技術(shù)、超聲塑料焊接技術(shù)為切入點，闡述超聲焊接技術(shù)在電子專用設(shè)備中的應(yīng)用。

1 超聲技術(shù)闡釋

超聲技術(shù)是于20 世紀發(fā)展起來的一種高新技術(shù)，是聲學(xué)研究領(lǐng)域的重要組成。超聲波是波長極短的機械波，在空氣中波長一般短于2 cm。超聲波具有機械力學(xué)機制、熱學(xué)機制、空化機制，且具有傳播特性、功率特性，可有效應(yīng)用于清洗、碎石及殺菌等方面[2]。超聲技術(shù)的空化機制是指超聲波在液體縫隙傳播時，液體分子會受超聲波影響而相互作用，產(chǎn)生大量氣泡。這些氣泡構(gòu)成了空化的前提條件。當能量聚集到一定程度時，氣泡破裂并產(chǎn)生巨大能量。超聲催化裂解水分子的反應(yīng)式如下：

超聲波空化作用下，活性物質(zhì)與有機化合物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)式如下：

另外，超聲波空化作用下，有機物可發(fā)生熱解、聚合等反應(yīng)：

現(xiàn)階段，超聲技術(shù)廣泛應(yīng)用于檢驗、處理、清洗、加濕器、基礎(chǔ)研究、除油、醫(yī)學(xué)檢查、工業(yè)自動化控制以及化妝品分散等方面[2]。為提升研究針對性，本文以超聲清洗技術(shù)、超聲加工技術(shù)、超聲焊接技術(shù)為例，對超聲技術(shù)在電子專用設(shè)備中的應(yīng)用進行深度研究。

2 超聲清洗技術(shù)在電子專用設(shè)備中的應(yīng)用

超聲清洗屬于物理清洗，是利用超聲波在液體中的空化作用、加速作用、直進流作用，對液體及其中的污物進行直接或間接作用，最終達到污物分散、剝離的清洗目的的清洗方法[5]。超聲清洗具有清洗速度快、清洗精度高、工件表面無損、清洗劑使用限制小、清洗溫度限制小、清洗機便于移動等特點[3]?，F(xiàn)階段，超聲清洗技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于眼鏡清洗、洗衣機制造等方面。

在電子專用設(shè)備中，超聲波清洗器多用于物理清洗、化學(xué)清洗等方面，并展現(xiàn)出極大的優(yōu)越性。在傳遞振動波過程中，超聲波傳遞介質(zhì)的壓力會發(fā)生交替變化，隨著壓力不斷增加，氣泡數(shù)量迅速增加，并在正壓區(qū)域被擠破[3]。

3 超聲加工技術(shù)在電子專用設(shè)備中的應(yīng)用

超聲加工技術(shù)是利用超聲頻作小振幅振動的工具，對材料表面進行逐步破碎的特種加工，常用于穿孔、焊接、拋光等方面。超聲加工常用的頻率為20～40 kHz[4]。超聲加工的原理如圖1 所示。

圖1 超聲加工技術(shù)原理

超聲加工技術(shù)具有精度高、速度快、材料適用范圍廣、切削力小、易于維護管理等特征，被廣泛應(yīng)用于機械數(shù)控加工等方面。以超聲加工機床為例，超聲加工機床包括超聲波發(fā)生器、機床本體及超聲振動系統(tǒng)等。工件加工過程中，技術(shù)人員應(yīng)注重工件與工具間的磨損，通過添加磨料懸浮液的方式，使工件在超聲震蕩波轉(zhuǎn)換的超聲機械振動作用下，不斷撞擊工件表面，從而實現(xiàn)加工效果。

4 超聲焊接技術(shù)在電子專用設(shè)備中的應(yīng)用

超聲焊接，即熱焊接。與傳統(tǒng)焊接技術(shù)相比，超聲焊接技術(shù)可以對異類金屬、塑料工件的特殊部位進行焊接[5]。超聲焊接技術(shù)主要分為超聲金屬焊接和超聲塑料焊接。超聲金屬焊接技術(shù)（如圖2 所示）具有不需要焊劑、無殘余應(yīng)力、焊前處理要求不高、可以實現(xiàn)異類金屬焊接等特征；超聲塑料焊接（如圖3 所示）具有熔化界面充分固化、焊接變幅比可調(diào)試、無變形及污染等特征，有利于實現(xiàn)焊接自動化操作。

圖2 超聲金屬焊接示意圖

圖3 超聲塑料焊接示意圖

超聲金屬焊接技術(shù)的實際應(yīng)用是通過超聲振動實現(xiàn)的。在超聲振動作用下，固體金屬焊件會被焊接為一體。首先，該技術(shù)中的換能器能夠?qū)⒔邮盏降碾娔苻D(zhuǎn)化為超聲振動。其次，通過振幅放大，將振動傳遞到工具頭，以此實現(xiàn)焊接操作。超聲塑料焊接是通過超聲振動，將塑料工件熔化并粘連的工藝方法。與超聲金屬焊接技術(shù)不同的是，超聲塑料焊接技術(shù)在電子專用設(shè)備中應(yīng)用時，其工具頭振動方向始終與焊接工件的接觸面保持垂直關(guān)系。在工具頭的持續(xù)接觸和壓力作用下，塑料工件的焊接接觸面熔化，并固化為一體[5]。固化后的工件焊接處可形成焊點或焊面。

5 結(jié)語

超聲技術(shù)是一種新興技術(shù)，超聲波能夠在一定介質(zhì)條件下進行傳播。現(xiàn)階段，超聲技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、機械、石油等領(lǐng)域，并發(fā)揮出重要的作用價值。為深化超聲技術(shù)在電子專用設(shè)備中的應(yīng)用，本文以實踐應(yīng)用為視角，在分析超聲技術(shù)概念、應(yīng)用領(lǐng)域的基礎(chǔ)上，對超聲技術(shù)在電子專用設(shè)備中的應(yīng)用進行研究。實踐表明，超聲加工技術(shù)的應(yīng)用，有效提升了加工效率和質(zhì)量，且超聲加工技術(shù)在電子專用設(shè)備領(lǐng)域的應(yīng)用呈現(xiàn)出愈加廣泛和深入的態(tài)勢。但綜合而言，本文未以經(jīng)濟性和技術(shù)性視角，對超聲加工技術(shù)在電子專用設(shè)備中的應(yīng)用進行探析，需要在后續(xù)研究中進行針對性的研究，以補充和完善研究成果。