超音波熔接或稱超音波焊接，是一種高科技的塑膠接著技術。它不使用任何膠水、溶劑或機械固件，而是利用高頻率的聲波振動，在極短的時間內使兩個塑膠部件的接觸面熔化並牢固地結合在一起。
這是一種乾淨、快速且高度可控的製程，能創造出強固、美觀且具氣密性的接縫，是現代工業自動化生產線上的關鍵技術。
超音波熔接的運作原理
整個熔接過程通常在 1 秒內完成。其原理是將電能轉換為高頻機械振動。
- 施加壓力： 兩個待熔接的塑膠件被上下固定在治具上，並施加一定的壓力使其緊密貼合。
- 高頻振動： 上方的熔接頭，稱為焊頭 Horn，會以極高頻率，通常是 20 kHz 或 40 kHz，進行垂直的微幅振動。
- 摩擦生熱： 這種高頻振動在兩個塑膠件的接觸介面產生強烈的分子摩擦，瞬間產生高熱。
- 熔化與結合： 熱能使接觸點的塑膠迅速熔化。
- 冷卻固化： 振動停止，但壓力持續保持，使熔融的塑膠冷卻固化，形成一個均質且強固的分子層級結合。
成功的關鍵：熔接線設計 導能線
E-E-A-T 專業解析： 這也是最常被忽略的 DFM 環節。超音波熔接「無法」有效地熔接兩個平坦的表面。
為了成功熔接，必須在其中一個塑膠件的接合面上，設計出稱為「導能線」Energy Director 的微小三角狀凸起。
導能線的作用： 它是一個能量集中點。當高頻振動開始時，所有的壓力和摩擦能量會瞬間集中在這個微小的導能線上。這使得導能線能立即熔化，並將熔融的塑膠均勻地流動到整個接合面上，形成完美的熔接。
沒有導能線的設計，會導致能量分散、熔接時間過長、表面燒焦或熔接失敗。
超音波熔接的 4 大核心優勢
1. 速度極快
每個熔接週期，包含加壓、熔接、冷卻，通常少於一秒鐘。這是膠水固化或鎖螺絲完全無法比擬的速度，極適合大規模自動化量產。
2. 成本低廉 無耗材
此製程不需任何耗材。您省下了膠水、溶劑、螺絲、鉚釘的成本，也省下了儲存與處理這些耗材的管理成本。
3. 乾淨美觀且可氣密
由於不使用膠水，製程非常乾淨，不會有溢膠或溶劑殘留的問題。熔接點位於內部，外觀完美無瑕。更重要的是，它可以形成完全的氣密與水密密封，是防水電子產品或醫療過濾器的首選。
4. 高度可靠與一致性
熔接時間、壓力、振動幅度等所有參數都可由電腦精確控制。一但設定完成，第 1 件產品和第 100 萬件產品的熔接品質都能保持高度一致。
限制與材料考量
- 材料相容性： 超音波熔接最適用於相同材質的塑膠。熔接不同種類的塑膠通常很困難或不可行。
- 關節可達性： 焊頭必須能直接接觸到熔接點的上方，這在 DFM 設計時必須考量。
- 材料特性： 非晶系塑膠如 ABS、PC、PS 的熔接效果，通常優於結晶系塑膠如 PP、PA、POM。
主要工業應用
- 汽車工業： 車燈、儀表板、感測器外殼、濾心。
- 醫療器材： 血液過濾器、呼吸面罩、藥劑盒，要求絕對的潔淨與密封。
- 消費性電子： USB 隨身碟、充電器外殼、電池組、防水穿戴裝置。
- 日用品與玩具： 許多複雜玩具、包裝盒的組裝。