Способ управления процессом микросварки

ссВ : ОПИСАНИ ИЗОБРЕТЕН И Союз Соеетских Социалистических Республик(43) Опубликовано 30.04.79,сударстеенный комите по делам изобретений и открытий5) Дата опубликования описания 22.06.7В, М. Колешко и В. Я. СункаИнститут электроники АН Белорусской С(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕСМИКРОСВАРКИ 2(крпвые 1 - б), поясняющие принцип управления микросваркой.На фиг. 2 представлена функциональная схема устройства для технической реализации способа.Кривые 1, 4 - АЧХ спектральной плот. ности шума соответственно для ультразвуковых и гиперзвуковых частот; кривые 2,б - первая производная АЧХ; кривые 3, б - вторая производная АЧХ.Устройство содержит задающий гснсратор 7 шума, усилитель 8 мощности, фильтр 9 низких частот, фильтр 10 гпперзву:овой частоты и согласующее устройство 11,электроакустическпй преобразователь 12, датчик 1 З измерения спектральной плотности шума, коммутатор 14, устройство 15 первой производной, устройство 1 б второй производной, устройство 17 логики, формирователь 18 и блок 19 управления,Реализация предложенного способа происходит следующим образом. Выходное напряжение генеоатора 7 шума с равномерной спектральной плотностью усиливается широкополосным усилителем 8 мощности и через фильтры 9 и 10 и согласующее устройство 11 возбуждает электроакустический преобразователь 12. В начале сварки автоматически блоком 19 управления через фор. Изобретение относится к технологии микроэлектроники и может найти применение для ультразвуковой микросварки полупроводниковых приборов и интегральных схем.Из известных способов наиболее близким к описываемому является способ управления процессом ультразвуковой микро- сварки, основанный на измерении одного из параметров колебательной системы 11.Недостатком этого способа является проведение контроля качества сварки на определенной частоте, что при изменении частотного диапазона импульсов снижает качество сварки. Целью изобретения является повышение качества сварных соединений.Для достижения поставленной цели измеряют спектральную плотность шума в 20 каждом из частотных диапазонов и переход с ультразвукового диапазона на гиперзвуковой производят по первому максимуму второй производной спектральной плотности ультразвукового диапазона, а процесс мик росварки прекращают по второму максимуму второй производной спектральной плотности гиперзвукового диапазона.На фиг. 1 представлены графики амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) З 0.,щровдтсль 18 открывается фильтр 9 частот ультразвуковых колебаний,При достижении максимума спектраль:гой плотности этого диапазона начинается ;гроцесс разрушения образовавшихся мостиков схватывания. Для исключения этого .гвлсния переход на второй гиперзвуковой диапазон производят до начала момента разрушения мосгиков схватывания. Для этого переход с ультразвукового на гиперзвуковой диапазон производят по первому гаксимуму второй производной (кривая 8, фиг. 1, точка А), который соответствует моменту перегиба амплитудно-.астотной характеристики спектральной плотности на восходящей ветви. Измерение спектральной плотности производится датчиком 18, а извлечение первой и второй производной производится устройством 15 первой производной и устройством 1 б второй производной. Определение максимума второй производной происходит в устройстве 17 логики, коорое своим напряжением запускает формирователь 18, закрывающий фильтр 9 низких частот и открывагощий фильтр 10 гиперзвуковой частоты. Напряжения обоих диапазонов в момент включений и выключений изменяются плавно, что чрезвычайно важно для формирования сварного соединения, Амплитуда колебаний ультразвуковых частот постепенно уменьшается, при этом площадь физического контакта увеличивается, а образовавшиеся мостики схватывания не разрушаются. В то же время начинает увеличиваться амплитуда гипсрзвуковых частот, что способствует формированию необходимых химических связей между соединяемыми элементами.Таким образом, в переходный период в зоне соединения действуют напряжения обоих частотных диапазонов. В дальнейшем в зону соединений подается напряжение только гиперзвуковой частоты. Применение этого диапазона частот позволяет резко снизить силовое воздействие на соединяемые элементы, в значительной степени ускорить процессы взаимной диффузии, растворение окисных пленок и образование монолитного соединения.Спектральная плотность шума гиперзвуковых частот имеет зависимость, представленную на фиг. 1 кривой 4. Максимум :оответствует наиболее качественному соединению, когда во всех зонах физического контакта за счет взаимной диффузии и проявления фонон-фононного и фонон-электронного взаимодействия соединяемых материалов получается монолитное соединение. С дальнейшим увеличением времени сварки поглощение пиперзвуковой мощности уменьгнается. Поэтому процесс сварки прекращагот по второму максимуму второй производной спектральной мощности (точка В, кривая б), что соответствует точке перегиба нисходящей ветви ампли гудйо-частотной характеристики спектральной плотности.Для исключения ложных срабатываний по нисходящей ветви АЧХ спектральной плотности в области первого частотного диапазона, т. е. низких частот, в устройство вводится коммутатор 14, запираемый напряжением формирователя 18 на время уменьшения амплитуды низких частот до нулевого значения. После перехода на гиперзвуковые частоты с блока 19 управления ца вход логического устройства 17 подается управляющий сигнал, При этом логическое устройство выделяет только второй максимум второй производной спектральной плотности шума гиперзвуковых частот и запускает формирователь 18, который через блок 19 управления прекращает процесс мпкросварки.Применение предлагаемого способа уп - равления процессом ультра- и гиперзвуковой микросварки позволяет в значительной степени оптимизировать процесс микросварки во времени и улучшить качество соединяемых материалов, Например, использование данного устрой "тва при микросварке интегральных микросхем с балочными выводами из алюминиевой ленты толщиной 30 ггклг с алюминиевой и золотой металлизацией позволило повысить прочность в 1,7 - 2,6 раза, увеличить воспроизводимость в 3 - 4 раза и резко сократить время микро- сварки, что особенно полезно при использовании предлагаемого способа в автоматах с большой производительностью, которая возросла при этом в 14 - 15 раз.Формула изобретенияСпособ управления процессом микро- сварки, преимущественно ультразвуковой и гпперзвуковой, при котором измеряют один пз параметров колебательной системы, о тличающийся тем, что, с целью повышения:качества сварных соединений, измеряют спектральную плотность шума в каждом из частотных диапазонов и переход с ультразвукового диапазона на гиперзвуковой производят по первому максимуму второй производной спектральной плотности ультразвукового диапазона, а процесс микросварки прекращают по второму максимуму второй производной спектральной плотности гпперзвукового диапазона.Источник информации, принятый во внимание при экспертизе изобретения:1. Авторское свидетельство ССС538869, кл. В 23 К 19/04, 1976 г.659320 5 (о)1 юг. Г Тираж 1221 Подписноеелам изобретений и открытийая наб., д. 4/5 каз 314/507 Изд.287НПО Государственного комитета СССР по113035, Москва, Ж, Рауш Тип. Харьк. фил, пред. Патент Составитель В, Катинедактор К. Северова Техред Н. Строганова Корректор С. фай