Устройство для микросварки

(я)5 В 23 К 31/О 10 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЯЭ, "А контрольное усилие, П-образнои рамки, а также дополнительный механизм формовки и привод ультразвуковых колебаний, Механизм формовки устройства выполнен в виде малоинерционного упругого элемента с Ч- образной формой рабочей части, Этот элемент перемещает привод с тыла во фронт из-под рабочей площадки инструмента и он захватывает и формует проволоку, создавая в ней требуемые внутренние напряжения и предопределяя достаточную крутизну схода . ветви петли на вторую сварку. Зажимные губки устройства выполнены в виде упруго сомкнутых пружиной малоинерционных лепестков, размыкаемых электромагнитами посредством тяг. Держатель инструмента выполнен в виде-образного рычага, горизонтальное плечо которого обрамлено упругой П-образной рамкой с утолщенной перемычкой, в утолщенной перемычке которой закреплен сварочный инструмент совместно с рабочим органом (" крючком" ) для прикладывания к полученной петле межсоединения контрольного тянущего усилия. Привод ультразвуковых колебаний закреплен с обеспечением акустического контакта на держателе инструмента, В вертикальном плече-образного рычага держателя выполнена снижающая акустические потери полость, обрамленная тонкостенными перемычками различной формы. 3 з,п.ф-лы, 13 ил. Н.М.Черкасов82, кл. 228-45,700.53, кл, 228-4,5,прибора(нап тегральной с цов пр (межсоедине ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Конструкторское бюро точного электронного. машиностроения(56) Патент США Р 4. 420241980.Патент Японии М 60-57НО 01 1 21)607, 1985,Патент США М 459881986,Электронная промышленность, Ь 7,1989, ст.29, с,31.54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МИКРОСВАРКИ(57) Использование: изобретение относитсяк производству полупроводниковых приборов, в частности, к устройствам для микросварки элементов полупроводниковыхприборов различной степени интеграции.Сущность изобретения; устройство для микросварки содержит механизм подачи проволоки, эажимные губки с приводом,сварочный инструмент, укрепленный в держателе, смонтированном на несущемкронштейне с возможностью перемещенияприводом относительно развариваемогополупроводникового прибора по координатам Х, У, 2,и с воэможностью взаимодействия с датчиком вертикальныхперемещений утолщенной перемычки егомалоинерционной, создающей сварочное и Изобретение относится к микроэлектонике, а именно к устройствам для поочеедной микросварки контактных площадок орпуса и кристалла полупроводникового ример, диода, транзистора, ин хемы) и соответствующих кон оволочных перемыче ний),1808589 Корректор М.Максимишине ктор Заказ 1244 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при Г 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 1 Составитель В. Бел Темред М,Моргента р фЮГ Х10 20 25 30 35 40 45 50 Целью изобретения является улучшение эксплуатационных свойств и повышения качества монтажа путем расширения функциональных возможностей.На фиг, 1 представлено устройство (вид сбоку, вариант); на фиг.2 - то же, пример конкретного выполнения для ультразвукового монтажа в фазе второй микросварки (фрагмент); на фиг,3 - то же, увеличено(фрагмент); на фиг,4 - то же, вид А на фиг.1 (фрагмент); на фиг,5 - то же (вид сбоку, вариант); на фиг.6 - то же, пример конкретного выполнения для термозвукового монтажа в фазе контроля петли тянущим усилием(фрагмент); на фиг. 7 - то же, увеличено (фрагмент); на фиг,8 - 13 - схематично показаны варианты расположения тонкостенных перемычек обрамляющих снижающую акустические потери полость в верхнем плече рычага держателя сварочного инструмента.Устройство для микросварки фиг.1 (вариант) и фиг.5 (вариант) содержит механизм 1 подачи проволоки 2, зажимные губки 3 с приводом 4, сварочный инструмент 5, имеющий рабочую площадку в плоскости "В" и тыльную поверхность "Г", закрепленный в держателе 6, смонтированном на несущем кронштейне 7 с возможностью взаимодействия с датчиком 8 вертикальных перемещений инструмента 5 и с возможностью перемещения последнего приводом позиционирования 9 относительно полуфабриката обрабатываемого прибора, механизм формовки 10 проволочной петли с выполненным в виде одного 11 или двух 11, 12 электромагнитов привода, пространственного перемещения "носика" упругой Ч-образной проволочной рамки 13, расположенного со стороны тыльной поверхности "Г" над плоскостью "В" рабочей площадки инструмента, при этом Ч-образная рамка имеет ветви, кинематически связанные с соответствующими якорями электромагнитов 11 (12).Держатель 6 инструмента 5 выполнен из металла в виде -образного кронштейна 14, вертикальное плечо которого неподвижно закреплено на несущем кронштейне 7, а горизонтальное плечо - обрамлено упругой П-образной рамкой 15 с утолщенной перемычкой, над которой размещен на собственном кронштейне с возможностью взаимодействия с ней индуктивный(бесконтактный) датчик 9 вертикальных перемещений инструмента 5, плоские ветви обрамляющей рамки соединены с горизонтальным плечом Е-образного рычага держателя 6, и образуют в месте соединения горизонтальные шарниры внутреннего трения, при этом в утолщенной перемычке перпендикулярноо оси шарниров тыльной стороной "Г" к ним клеммовым зажимом закреплен инструмент 5, а также державка "крючка" 16 (на фиг.1, 5 не показан, см. фиг, 2, 3, 4, 6, 7, причем непосредственно "крючок" 16 расположей в плоскости "В" рабочей площадки инструмента 5 на расстоянии "С" от него (фиг.2,6), которое дает возможность использовать при обработке прибора попеременно; для сварки - инструмент 5, а для прикладывания неразрушающего контрольного тянущего усилия к полученной петле межсоединения - "крючок" 16, зажимные губки 3 выполнены в виде закрепленных на несущем кронштейне 7 упруго смыкающихся лепестков, связанных посредством соответствующих тяг с приводом, выполненном в виде одного или двух электромагнитов 4, которые закреплены на несущем кронштейне 7 симметрично и перпендикулярно плоскости смыкания лепестков.На-образном рычаге 14 держателя 6 с обеспечением акустического контакта установлен привод УЗ - колебаний 17, выполненный в виде набора пьезопластин, установленных со стороны противоположной. месту примыкания горизонтального плеча рычага, а в вертикальном плече рычага имеется снижающая акустические потери полость обрамленная тонкостенными перемычками 18 (фиг.1 - 13).Устройство для микросварки работает следующим образом,Приводом позиционирования 8 несущей кронштейн 7 перемещается по координатам Х, У, Е, р таким образом, что сварочный инструмент 5, с заправленной в его капиллярное отверстие микропроволокой 2, и имеющий необходимый для микро- сварки избыток материала ("хвостик") под плоскостью "В" своей рабочей площадки, устанавливается из исходного положения в положение над первой контактной площадкой корпуса неразваренного полуфабриката полупроводникового прибора, затем при опускании (тем же приводом 8) осуществляется первая сварка проволоки 2 к контактной площадке, сжатие соединяемых элементов при этом обеспечивается за счет сопротивления изгибу упругой. П-образной рамки 15, в утолщенной перемычке которой закреплен инструмент 5, конкретные усилия сжатия соединяемых элементов для первой и второй сварки индивидуально для каждой перемычки программируются и обеспечиваются в зависимости от соответствующих им вертикальных перемещений утолщенной перемычки, которые регистрируются бес5 10 25 35 40 50 55 контактным (в данном случае - индуктивнйм) датчиком, при этом горизонтальное плечо держателя 6 инструмента 5 служит механическим упором изгибающейся рамки 15. Активирующая процесс в зоне микро- сварки ультразвуковая энергия от привода 17 УЗ - колебаний передается через держатель инструмента 6 (14, 15) и инструмент 5, которые в данном случае служат волноводами.После осуществления первой сварки инструмент 5 позиционируется по заданной траектории и по достижении им верхней точки траектории "носик" проволочной рамки 13 механизмом формовки 10 выводится с тыла во фронт инструмента 5 и формирует тем самым на нисходящий ветви образуемого проволочного межсоединения дополнительный короткий участок "в" (фиг.2, 3, 6, 7),Пространственные перемещения "носика" рамки 13 при его выведении осуществляются по радиусам Я 1, В 2(й) (фиг,1, 3, 5, 7) при срабатывании электромагнитов 11 (12) и выборке соответствующих зазоров 31(32) до нуля.После этого вначале инструмент 5 приводом 8 при сжатой губками 3 проволоке 2 по заданной траектории перемещается вниз к первой контактной площадке кристалла и осуществляет второе присоединение (аналогично первому), завершая тем самым образование проволочного межсоединения контактных площадок корпуса и .кристалла, а затем - перемещением от второй сварки осуществляет отрыв микропроволоки 2 без нарушения сварочного соединения и с обеспечением (вновь) требуемого избытка проволоки под рабочим торцом инструмента 5.При обесточивании электромагнитов 4 привода зажимных губок 3, последние под действием пружины смыкаются и усилием Р зажимают проволоку (фиг.4, 6), при подаче напряжения штоки электромагнитов 4 .втягиваются и посредством соответствующей тяги разводят лепестки губок 3, высвобождая проволоку 2, при этом стабильность и качество процесса микросварки гарантируется минимизацией массы подвижных элементов, симметричностью их расположения на несущем кронштейне 7 перпендикулярно плоскости смыкания лепестков губок 3. Затем держатель 6 (14, 15) вновь перемещается приводом 8 по координатам Х, т, 2, , например, на расстояние "С" (фиг.2. 6) с тем, чтобы обеспечить подвод рабочего органа "крючка" 16 под петлю межсоединения (фиг,6) и приложения к ней нервзрушающего контрольного тянущего усилия, конкретная величина которого программируется в зависимости от соответствующего ей вертикального перемещения утолщенной перемычки П-образной рамки 15 держателя 6, которое регистрируется бесконтактным датчиком 9 (аналогично, как при обеспечении заданного усилия сжатия соединяемых элементов, только в обратную сторону), после чего "крючок" 16 выводится приводом 8 из-под петли, сварочный инструмент 5 устанавливается либо в исходное положение (если данное межсоединение было последним в развариваемом полупроводниковом приборе, или если результат 15 контроля был отрицателен), либо в положение над точкой первой сварки следующего межсоединения, и так далее до полкой разварки всех межсоединений полуфабриката полупроводникового прибора,20 В зависимости от требований предъявляемых заказчиком к изготавливаемым полупроводниковым приборам и анализа результатов вышеописанного активного не- разрушающего контроля прочности петли каждого межсоединения внешнее устройство управления (в заявке не рассматривается), либо адаптивно изменяет технологические режимы введения энергии в зону сварки, величины и динамику переме 30 щений, либо останавливает процесс проволочного монтажа ввиду брака прибора. Отсюда следует., что предлагаемое устройстао для микросварки по сравнению с известными техническими решениями имеет улучшение и расширенные функциональные возможности;во-первых, за счет введения в его состав дополнительного механизма формовки пет-.ли межсоединения, в связи с чем улучшается качество монтажа; так как снижается вероятность закороток от встречного бокового " ролегания" петель межсоединений;во-вторых, так как обеспечивается возможность технологической адаптации при проведении автоматического проволочного монтажа за счет возможности крепления в держателе инструмента дополнительного рабочего органа (" крючок" ) для прикладывания к петлям межсоединений регистрируемого неразрушающего контрольного тянущего усилия;в-третьих, так как достигнута универсальность - можно применить различные методы микросварки; термокомпрессией (с нагревом), термозвуком (с подогревом), ультразвуком (без нагрева) - при использовании соответствующего сварочного. инструмента,При этом обеспечена конструктивная совместимость держателя сварочного инструмента и привода УЗ-колебаний, а в верхнем плече рычага держателя имеется снижающая акустические пбтери полость;в-четвертых, за счет минимизации подвижных масс (перемещаются только проволочная и тонкостенная рамки, проволочные тяги, штоки-якоря электромагнитов. лепестки зажимных губок), чем обеспечивается высокая производительность и прецизионность проволочного монтажа, а, кроме того, предлагаемое устройство для микросварки имеет улучшенные эксплуатационные свойства по сравнению с прототипом так как обеспечена взаимозаменяемость держателей инструмента, поскольку конструктивно отсутствует место склейки с тензодатчиком, а силовая характеристика в зависимости от деформации упругой рамки держателя инструмента вводится во внешнее устройство управления(в заявке не рассматривается) в режиме "Обучение",Формула изобретения 1. Устройство для микросварки, содержащее механизм подачи проволоки. зажимные губки с приводом, сварочный инструмент, закрепленный в держателе, смонтированном на несущем кронштейне и выполненном в виде :образного рычага, привод перемещения несущего кронштейна, держатель закреплен на несущем кронштейне с возможностью взаимодействия с датчиком перемещения инструмента, о т ли ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения эксплуатационных свойств и повышения качества монтажа путем расширения функциональных возможностей, оно снабжено механизмом формовки проволочной петли сприводом его пространственного перемещения, механизм формовки выполнен в ви 5 де упругого элемента с Ч-образной формойрабочей части. шарнирно закрепленного нанесущем кронштейне и кинематически связанного с приводом его перемещения, зажимные губки снабжены тягой и выполнены10 в виде закрепленных на несущем кронштейне упругих лепестков, связанных посредством тяги с приводом, который закреплен нанесущем кронштейне симметрично и пер-,пендикулярно к плоскости смыкания лепе 15 стков, держатель инструмента снабженкрючком для прикладывания контрольногоусилия к петле, полученной после сварки.2, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что оно снабжено приводом для20 УЗ-колебаний, выполненным в виде наборапьезопластин, закрепленного в держателеинструмента с возможностью акустическогоконтакта с ним, а одно из плеч-образногорычага держателя инструмента выполнено в25 виде двух параллельно расположенных элементов, связанных между собой тонкостенными перемычками,З,Устройство по п,2, отл ич а ю щеес я тем, что перемычки выполнены с Ч-об 30 разным сечением или С-образным сечением,4, Устройство по п.2, отл и ч а ю щ е ес я тем, что перемычки выполнены с прямоугольным сечением и расположены либо па 35 раллельно плоскости рычага, либоперпендикулярно к ней,