Корпус сварился нормально, а электроника внутри не пережила

При сварке корпусов электроники возникает одна особенно неуловимая проблема: шов исправен, внешний вид в порядке, герметичность проходит, — а изделие отказывает электрически, и внутри обнаруживаются повреждённые компоненты.

Колебания уходят внутрь

Ультразвуковые колебания распространяются по корпусу и не останавливаются оттого, что внутри электроника. Они доходят до платы, до выводов компонентов и до всего, что контактирует с корпусом или связано с ним.

В группе риска кварцевые резонаторы (по своей природе чувствительны к частоте), керамические конденсаторы (хрупкие, склонны к трещинам у основания вывода), реле и микропереключатели (контакты могут дребезжать или смещаться), мембраны датчиков (тонкие структуры, чувствительные к вибрации) и тонкие выводы и паяные соединения (усталость).

Резонанс опаснее контакта

Колебания, переданные прямым контактом, затухают с расстоянием и обычно поддаются управлению. Настоящая трудность — резонанс: плата, консольный кронштейн или длинный вывод, чья собственная частота оказалась вблизи ультразвуковой, получают заметно усиленные перемещения, и повреждение появляется там, где его не ждали.

У резонансного повреждения есть характерная примета: каждый раз одно и то же место, независимо от расстояния до стыка, и проявляется по всей партии. Если каждый отказ — это один и тот же компонент в одном и том же месте, резонанс практически несомненен.

Три направления

1. Сменить частоту. Самая прямая мера. Переход с 20 кГц на 30 или 40 кГц меняет условия резонанса; более высокие частоты к тому же означают меньшую амплитуду и меньшую дальность передачи энергии, что бережнее к внутренним компонентам. Расплата — доступная мощность, что на небольших тонкостенных корпусах электроники редко становится ограничением.

2. Изменить последовательность сборки. Нельзя ли сварить корпус до установки электроники? У многих изделий последовательность обсуждаема, и это самое полное решение. Если герметизация вынуждает обратный порядок, рассмотрите установку чувствительных компонентов в последнюю очередь через закрываемое технологическое отверстие.

3. Опереть и задемпфировать внутри. Плату нужно жёстко закрепить в корпусе, а не оставлять подвешенной на нескольких бобышках: неподкреплённая плата резонирует охотно. При необходимости добавьте демпфирование между платой и корпусом.

Дополнительные меры

Сократить время сварки. Меньше воздействия — меньше накопленных повреждений. Режим по энергии с более высокой амплитудой и коротким циклом обычно щадит внутренние компоненты сильнее, чем долгая сварка на малой амплитуде.

Перенести точку контакта сонотрода. Вводите колебания как можно дальше от чувствительных компонентов, желательно так, чтобы между ними находилась какая-то структура.

Сменить тип стыка. Сдвиговое соединение концентрирует энергию на сопрягаемых поверхностях и распространяет её в тело детали меньше, чем энергетический направитель.

Проверка

Не полагайтесь только на внешний осмотр и испытание на герметичность. Функциональная электрическая проверка после сварки обязательна, желательно с температурными циклами или вибрационным старением: часть повреждений неопределима при отгрузке и проявляется уже у заказчика.

Доступные частоты по машинам приведены на страницах раздела оборудование для ультразвуковой сварки. Сборочные чертежи, внутреннюю компоновку и расположение чувствительных компонентов направляйте на 1427498429@qq.com, телефоны: +86 769 8202 9510 / +86 137 6001 0932.