本發(fā)明涉及超聲微焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于rfid磁卡金屬銅線的超聲微焊接方法及其裝置。

背景技術(shù)：

磁卡是人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚挠闷?，如銀行磁卡、門禁卡、作業(yè)卡等。磁卡內(nèi)部是由感應(yīng)芯片、以及其連接銅導(dǎo)線等關(guān)鍵部件組成，如圖1所示。目前、隨著磁卡往小型化、輕量化等趨勢發(fā)展，其內(nèi)部銅導(dǎo)線與芯片之間的互連就存在很多問題與挑戰(zhàn)。比如，目前銅線直徑已經(jīng)小型到50mm，如何將如此微小直徑的銅導(dǎo)線焊接到芯片，是行業(yè)內(nèi)目前面臨的困難。傳統(tǒng)的電烙鐵焊接方法，是不可能實(shí)現(xiàn)批量化的工業(yè)生產(chǎn)。電阻焊方法是使用大電流通過焊接界面，產(chǎn)生的高溫以融化被焊接的兩種材料，從而達(dá)到互連的目的，這種方法在焊接比較大直徑的銅線是可行的，但在銅線微焊接方面，就存在過焊、焊點(diǎn)焊爛等問題。傳統(tǒng)的釬焊、壓力焊接等方式，也無法滿足這種小線徑銅線的精細(xì)焊接。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述不足，本發(fā)明目的之一在于，提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙、合理，能實(shí)現(xiàn)磁卡小線徑銅線焊接，且焊接效果好的應(yīng)用于rfid磁卡金屬銅線的超聲微焊接裝置；

本發(fā)明目的還在于，提供一種易于實(shí)現(xiàn)，效率高，焊接牢固的應(yīng)用于rfid磁卡金屬銅線的超聲微焊接裝置的焊接方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案是：一種應(yīng)用于rfid磁卡金屬銅線的超聲微焊接裝置，其包括底座、龍門架、超聲發(fā)生器、x軸移動機(jī)構(gòu)、y軸移動機(jī)構(gòu)、z軸加壓裝置、加熱裝置、夾持架、超聲換能器和焊條，所述加熱裝置通過x軸移動機(jī)構(gòu)設(shè)置在底座的中間位置，所述龍門架的兩垂直端腳設(shè)置在底座的兩側(cè)，y軸移動機(jī)構(gòu)設(shè)置在龍門架的橫梁上，所述z軸加壓裝置通過轉(zhuǎn)接板設(shè)置在y軸移動機(jī)構(gòu)，夾持架通過直線導(dǎo)軌設(shè)置在轉(zhuǎn)接板上，并受z軸加壓裝置的驅(qū)動作上下動作，所述超聲換能器設(shè)置在夾持架上，且與所述超聲發(fā)生器相連接；所述焊條固定在超聲換能器上，并朝向所述加熱裝置。

所述超聲發(fā)生器是用于驅(qū)動超聲換能器的硬件電路與軟件，可產(chǎn)生一定功率與頻率的正弦波電壓與電流信號，而且功率與頻率都是線性可調(diào)與設(shè)置。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述超聲換能器的輸出機(jī)械振動幅值為0～10mm，該超聲換能器的安裝位置為0的節(jié)點(diǎn)。最大限度地抑制了外界干擾對超聲能量傳遞的影響。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述超聲換能器包括變幅桿、壓電陶瓷和預(yù)緊螺絲組件，變幅桿的前端部設(shè)有焊條夾頭，所述工具頭插入焊條夾頭，所述變幅桿的尾端部徑向凸起形成一安裝節(jié)環(huán)，該安裝節(jié)環(huán)為所述的安裝位置；所述壓電陶瓷通過預(yù)緊螺絲組件設(shè)置在變幅桿的尾端面。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述z軸加壓裝置為能產(chǎn)生壓力值為0～100gf的音圈直線電機(jī)，其所施加的壓力是線性可調(diào)的。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述夾持架包括套接板、固定座和安裝環(huán)，固定座通過滑座活動設(shè)置在直線導(dǎo)軌上，所述套接板通過螺絲固定在固定座的上表面，該套接板上設(shè)有與所述z軸加壓裝置相適配的套接軸筒，所述安裝環(huán)套接在安裝節(jié)環(huán)上，且該安裝環(huán)上設(shè)有用來安裝固定在固定座的下表面上的安裝塊。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，對應(yīng)安裝塊的一側(cè)位置于固定座上設(shè)有定位相機(jī)。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述超聲發(fā)生器包括單片機(jī)模塊、dds信號生成模塊、功率放大模塊、阻抗匹配模塊、信號采集與控制模塊和電路保護(hù)模塊；所述dds信號生成模塊、功率放大模塊、阻抗匹配模塊和超聲換能器依次相連接，該超聲換能器與信號采集與控制模塊相連接，所述單片機(jī)模塊分別與dds信號生成模塊、電路保護(hù)模塊和信號采集與控制模塊相連接。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述加熱裝置包括放置面板、設(shè)置在放置面板底面的加熱棒及與該加熱棒相連接，并能控制加熱棒發(fā)熱至250～350℃的控溫器。

一種上述的應(yīng)用于rfid磁卡金屬銅線的超聲微焊接裝置的焊接方法，其包括如下步驟：

（1）將需磁卡金屬銅線和芯片一并放置在加熱裝置上，并使磁卡金屬銅線的連接端頭恰好位于芯片的需焊接位置上；

（2）由定位相機(jī)對芯片的需焊接位置進(jìn)行坐標(biāo)分析，然后通過x軸移動機(jī)構(gòu)和y軸移動機(jī)構(gòu)相配合，使焊條移至芯片的需焊接位置的正上方；

（3）z軸加壓裝置驅(qū)動焊條下行并頂壓在磁卡金屬銅線的連接端頭上，使該連接端頭緊貼在芯片的需焊接位置上；

（4）超聲發(fā)生器帶動焊條作55-70khz頻率的振動，同時打開加熱裝置，磁卡金屬銅線在超聲發(fā)生器的超聲振動能量、z軸加壓裝置的壓力能量和加熱裝置的溫度能量共同作用下，實(shí)現(xiàn)銅材料的互溶，形成金屬間化合物，從而產(chǎn)生焊接強(qiáng)度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)將磁卡金屬銅線的連接端頭焊接在芯片的需焊接位置上。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明提供的應(yīng)用于rfid磁卡金屬銅線的超聲微焊接裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙，合理將磁卡金屬銅線在超聲發(fā)生器的超聲振動能量、z軸加壓裝置的壓力能量和加熱裝置的溫度能量相結(jié)合，并共同作用于磁卡金屬銅線上，從而實(shí)現(xiàn)銅材料的互溶，形成金屬間化合物，從而產(chǎn)生焊接強(qiáng)度；整體結(jié)構(gòu)簡單，操作簡易，焊接效果好，保證加工效果，提升產(chǎn)品質(zhì)量，利于廣泛推廣應(yīng)用。

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明中z軸加壓裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明中超聲換能器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

參見圖1、圖2和圖3，本實(shí)施例提供的一種應(yīng)用于rfid磁卡金屬銅線的超聲微焊接裝置，其包括底座1、龍門架2、超聲發(fā)生器、x軸移動機(jī)構(gòu)3、y軸移動機(jī)構(gòu)4、z軸加壓裝置5、加熱裝置6、夾持架7、超聲換能器8和焊條9，所述加熱裝置6通過x軸移動機(jī)構(gòu)3設(shè)置在底座1的中間位置，所述龍門架2的兩垂直端腳設(shè)置在底座1的兩側(cè)，y軸移動機(jī)構(gòu)4設(shè)置在龍門架2的橫梁上，所述z軸加壓裝置5通過轉(zhuǎn)接板10設(shè)置在y軸移動機(jī)構(gòu)4，夾持架7通過直線導(dǎo)軌設(shè)置在轉(zhuǎn)接板10上，并受z軸加壓裝置5的驅(qū)動作上下動作，所述超聲換能器8設(shè)置在夾持架7上，且與所述超聲發(fā)生器相連接；所述焊條9固定在超聲換能器8上，并朝向所述加熱裝置6。

所述超聲發(fā)生器是用于驅(qū)動超聲換能器8的硬件電路與軟件，可產(chǎn)生一定功率與頻率的正弦波電壓與電流信號。具體的，所述超聲發(fā)生器包括單片機(jī)模塊、dds信號生成模塊、功率放大模塊、阻抗匹配模塊、信號采集與控制模塊和電路保護(hù)模塊；所述dds信號生成模塊、功率放大模塊、阻抗匹配模塊和超聲換能器8依次相連接，該超聲換能器8與信號采集與控制模塊相連接，所述單片機(jī)模塊分別與dds信號生成模塊、電路保護(hù)模塊和信號采集與控制模塊相連接。

所述超聲發(fā)生器是用于驅(qū)動超聲換能器8的硬件電路與軟件，可產(chǎn)生一定功率與頻率的正弦波電壓與電流信號，而且功率與頻率都是線性可調(diào)與設(shè)置。

較佳的，所述超聲換能器8的輸出機(jī)械振動幅值為0～10mm，該超聲換能器8的安裝位置為0的節(jié)點(diǎn)。最大限度地抑制了外界干擾對超聲能量傳遞的影響。

所述z軸加壓裝置5為能產(chǎn)生壓力值為0～100gf的音圈直線電機(jī)，其所施加的壓力是線性可調(diào)的。

具體的，所述超聲換能器8包括變幅桿81、壓電陶瓷82和預(yù)緊螺絲組件83，變幅桿81的前端部設(shè)有焊條夾頭84，所述工具頭插入焊條夾頭84，所述變幅桿81的尾端部徑向凸起形成一安裝節(jié)環(huán)811，該安裝節(jié)環(huán)811為所述的安裝位置；所述壓電陶瓷82通過預(yù)緊螺絲組件83設(shè)置在變幅桿81的尾端面。

所述夾持架7包括套接板71、固定座72和安裝環(huán)73，固定座72通過滑座活動設(shè)置在直線導(dǎo)軌上，所述套接板71通過螺絲固定在固定座72的上表面，該套接板71上設(shè)有與所述z軸加壓裝置5相適配的套接軸筒，所述安裝環(huán)73套接在安裝節(jié)環(huán)811上，且該安裝環(huán)73上設(shè)有用來安裝固定在固定座72的下表面上的安裝塊74。對應(yīng)安裝塊74的一側(cè)位置于固定座72上設(shè)有定位相機(jī)。工作時，由定位相機(jī)識別焊點(diǎn)，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，將最終的距離及方向信息傳遞給控制系統(tǒng)。

所述加熱裝置6包括放置面板、設(shè)置在放置面板底面的加熱棒及與該加熱棒相連接，并能控制加熱棒發(fā)熱至250～350℃的控溫器。

一種上述的應(yīng)用于rfid磁卡金屬銅線的超聲微焊接裝置的焊接方法，其包括如下步驟：

（1）將需磁卡金屬銅線和芯片一并放置在加熱裝置6上，并使磁卡金屬銅線的連接端頭恰好位于芯片的需焊接位置上；

（2）由定位相機(jī)對芯片的需焊接位置進(jìn)行坐標(biāo)分析，然后通過x軸移動機(jī)構(gòu)3和y軸移動機(jī)構(gòu)4相配合，使焊條9移至芯片的需焊接位置的正上方；

（3）z軸加壓裝置5驅(qū)動焊條9下行并頂壓在磁卡金屬銅線的連接端頭上，使該連接端頭緊貼在芯片的需焊接位置上；

（4）超聲發(fā)生器帶動焊條9作55-70khz頻率的振動，同時打開加熱裝置6，磁卡金屬銅線在超聲發(fā)生器的超聲振動能量、z軸加壓裝置5的壓力能量和加熱裝置6的溫度能量共同作用下，實(shí)現(xiàn)銅材料的互溶，形成金屬間化合物，從而產(chǎn)生焊接強(qiáng)度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)將磁卡金屬銅線的連接端頭焊接在芯片的需焊接位置上，且焊接效果好，連接牢固，有效保證加工效果，提升產(chǎn)品質(zhì)量。

根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對上述實(shí)施方式進(jìn)行變更和修改。因此，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的具體實(shí)施方式，對本發(fā)明的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對本發(fā)明構(gòu)成任何限制，如本發(fā)明上述實(shí)施例所述，采用與其相同或相似結(jié)構(gòu)而得到的其它焊接裝置及其焊接方法，均在本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)。