Устройство для ультразвуковой сварки

(19) 01) РЕСПУБЛИК 151) В 23 К 20/10 В 06 В 3/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о 7 ОСУДАРСТВЕКНЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Институт электроники Ан БССР(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКИ, содержащее излучательс пьезоэлементами, выполненный с пассивной отражающей и активной излучающей накладками, трансформатор скорости и сварочный инструмент, установленный перпендикулярно продольной си трансформатора скорости, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения качества сварных соединений за счет уменьшения паразитныхизгибных колебаний, пассивная отражающая и активная излучающая накладки выполнены в виде полушариев, соединенных между собой дисковыми пьезоэлементами, установленными перпендикулярно продольной осн трансформатора скорости, в пассивной отражающей накладке и на свободном торцетрансформатора скорости выполнены конусообразные выборки, вершины которых расположены на продольной оситрансформатора скорости, при этомвершина выборки пассивной накладкинаправлена в сторону от пьезоэлементов, вершина выборки трансформатораскорости направлена в сторону сварочного инструмента, а диаметр полушариев равен половине длины волны,40 Изобретение относится к области оборудования для ультразвуковой сварки, в частности для ультразвуковой сварки полупроводниковых приборов и интегральных схем.Целью изобретения является повышение качества сварных соединений за счет уменьшения параэитных изгибных колебаний низкой частоты.На фиг.1 показано устройство для ультразвуковой сварки, общий вид; на фиг.2 в . направления распространения волн.Устройство содержит отражающую накладку 1, конусообразную выборку 2 в отражающей накладке, дисковые пьезоэлементы 3, трансформатор 4 скорости, сварочный инструмент 5, конусообразную выборку 6 в трансформаторе скорости, излучатель 7 и излучающую накладку 8.Пьезоэлементы 3 расположены по экваториальному диаметру излучателя 7 перпендикулярно продольной оси преобразователя. Трансформатор 4 скорости (волновод) служит для усиления ультразвуковых колебаний и имеет конусообразную выборку 6, направленную вершиной к излучателю, тем самые играет роль уголкового отражателя для прямой продольной волны. Угол растра М,лежит в пределах 0 сс 180Диаметр излучателя 7, имеющего форму шара, равен половине длины волны /2. Шарообразная форма излучатесля 7 позволяет концентрировать ультразвуковые колебания, так как размер па экваториальному диаметру значифтельно больше диаметра начала трансформатора скорости. Конусообразная выборка 2 в отражающей накладке 1" направлена вершиной от пьезоэлементовф 3 и служит уголковым отражателем для обратной волны, тем самым исключая взаимодействия ее с прямой воло ной. Угол растра составляет ОК 180, а глубина равна Э /8.Прямая волна 9, падая на поверхность отражающей накладки, частично превращаясь в обратную волну 10, направлена к центру излучателя, так как его поверхность сферическая. Волна 10 отражается от поверхности конусо 5 0 15 20 25 30 35 образной выборки 11 перпендикулярно направлению прямой волны, в результате этого не наблюдается взаимодействия отраженной волны 10 с прямой волной 12, которое ведет к образованию стоячих волн, модуляции прямой волны, что способствует образованию паразитных изгибных колебаний сварочного инструмента низкой частоты, Аналогичное явление происходит и на торце трансформатора скорости. Прямая волна 12, падая на конусообразную поверхность торца волновода, отражается перпендикулярно направлению прямой волны и таким образом исключается взаимодействие прямой 12 и отраженной 13 волн.При подаче на излучатель напряжения возбуждения амплитудой, равной 250-300 В, амплитуда механических ко" лебаний ультразвуковой частоты составляет 4-6 мкм, при этом паразитные колебания низкой частоты достигают величины 0,3-0,5 мкм по сравнению с другими ультразвуковыми устройствами, где они соответственно были 3- 4 мкм полезные и 4-5 мкм (параэитные) низкочастотные. Наряду с этим КПД предлагаемого устройства повысился на 10-15 У., так как концентрация ультразвуковой энергии происходит не только за счет конусообразной формы трансформатора скорости, но также за счет шарообразной формы излучателя и уменьшения паразитных изгибных колебаний низкой частоты сварочного инструмента. Это обусловлено тем, что наличие этих колебаний вынуждает располагать сварочный инструмент в узле, а не в пучности продольныхколебаний трансформатора скорости,или применять демпферы, которые одновременно ведут к потерям полезныхколебаний. Использование предлагаемого устройства позволяет реализовать технологический процесс микросварки проволоки больших диаметров с использованием ультразвуковых колебаний на оптимальных режимах и повышает качество сварки полупроводниковых приборов и гибридных интегральных схемразличного назначения.1232435 оставитель Н.Тютченехред И.Попович Черни оррек едактор Л.Гратилло аказ 2729/15 одписно Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ултород, ул. Проектная, 4 Тир КИПИ Государс по делам изоб 3035, Москва, 1001енного комитета СССРтений и открытий