Устройство для ультразвуковой микросварки

лам изооретенкйи открытий бликоваио 05.04 та опубликования О. Бел. М, Колеш оники АН Бе й С титут(7) Заявитель УСТРОЙС Вс Й МИКРОСВАР Я УПЬТРАЗВотносится к ультразвукоатериалов и, в,частности, аться для ультразвуков электронной промыш стного устройств во м ПД системы, такуждаются тольконой частоты,ия - повышение тся тем, что резонаториде многогранников, обой перемычками чеотивоположные вершиполнены в виде охтае углы в их вершинах,ками, составляют- сна -пр6 2,перемычек Л8е Х -длНа чертеже схема уст росварки.Устройство итания, широ на продольной волны.представлена структуройства для ультразвуков ро юхани чая нст мик о еский трансфо умент, вып ров, связанныхостоит из источникаополоснМх преобразов Изобретенией обработке может использоввой микросваркиленности,Известны многоступенчатые колебательные механические системы для ультразвуковой обработки, выполненные в виде набора четвертьволновых стержней,плападь поперечного сечения которых ли;- 1 ббо неизменна, либо выражается монотонной функцией длины )1)Недостатком известного устройстваявляется наличие в излучатощей колебательной системе острорезонансной харак 1теристики, что снижает качество ультразвуковой обработки.Наиболее близким техническим решенаем к изобретению является устройство,содержащее источник питания, электакустический преобразователь и меч рматор и сварочный иР олненные в виде резонатперемычками 2 Недостатком из является низкий К резонаторах возб дольные волны од Цель изобретен системы. Цель достигае ры выполнены в в связанных между с рез диагонально-пр иы. Резонаторы вы эдров, а двугранны связанных пере мыч3 7 " "лей 2 и 3, механического трансформатора, включающего в себя резонаторы-многогранники 4, например в виде октаэдра, призмы, параллелепипеда и др., соединенные перемычками 5, акустическойразвязки 6, сварочного инструмента,включающего резонаторы-многогранники7, связанные перемычками 8 и контактирующегосо свариваемыми деталями 9.Устройство работает следующим образом.Высокочастотные электрические колебания с источника 1 питания подаются наэлектроакустические преобразователи 2и 3, с помощью которых преобразуютсяв упругие механические колебания. Этиколебания возбуждают продольные механические колебания в трансформаторе исварочном инструменте. Электроакустические преобразователи 2 и 3 за счетспециальной конструкции имеют широкуюпойосу частот,"в пределах"которой нерав-" "номерность амплитудно-частотной характеристики механических колебаний непревьлпает величийу 3-5 дБ. В резонаторах-многогранниках 4 возбуждаютсяколебания различных частот, каждая изкоторых соответствует условий возбул- дения стоячей волны на каждой паре прсьтивоположных параллельных граней резонатора-многогранника.Например, и паришелепипеде имеютсятри пары параллельных, противоположныхграней, расстояния между которымиблизкие по величине и составляют арифметическую прогрессию, т.е. расстояниямежду- различными гранями возрастаютна постоянную величину. Получаются трирезонансных частоты, сдвинутые по осичастот наодну и ту же валичину. Этопозволяет получать близкую к равномерной амплитуднсь-частотную характеристи ку механически колебаний. Перемычки .5 не имеют в полосепропускания резонансной частоты. При соединении междусобой резонаторов-многогранников с помадью перемычек за счет различныхволновых сопротивлений резонаторов иперемычек, полоса частот трансформатора будет расширена. Ширина полосы пропускания трансфо 1.матора тем больше, чемболыпе различие в волновых сопротивленйях перемычек и резонаторов.Сварочный инструмент может иметьконструкцию, аналогичную конструкциитрансформатора, и, поэтому, у него расширенная поноса пропуска,ния частот. Посравнению с обычными моночастотнЫми25846 4 5 1 О 15 20 25 ЗО 40 45 55 трансформаторами (коническими, экспоненциальными и т.д.) у данного трансформатора и у сварочного инструмента расширенная полоса пропускания, Это расширение обусловлено тем, что в системемеханических контуров резонаторы-многогранники одинаковой частоты соединены перемычками и, кроме того, числорезонансных частот в резонаторе-многогранннке ув еличивается.Таким образом, одновременное действие этих факторов позволяет значительнорасширить полосу пропускания акустической колебательной системы для микросварки интегральных схем, увеличитьКПд, системы,Для улучшения условий возбуждениямеханических колебаний различных частоти получения равномерной амплитудно-частотной характеристики перемычки соединяются через диагонально противоположные вершины, При такой конструкции уголпадения фронта волны одинаков для возбуждения различных граней, сходящихсяу вершин, связанной перемычками, Дляулучшения согласования элементов трансформатора перемычки выполнены длиной-Л"- 9 Аа. Для повышения коэффициента передачи механических колебанийот перемычек к резонаторам двухгранныеуглы в вершине, связанной с перемычкой,целесообразно иметь величину Юсх,З6 2Использование устройства позволяет повыс ить качество ультразвуковой обработки, в частности микросварки, за счет того, что механическая колебательная система больше не является моночастотной, а значит не подвержена выходу из резонансной частоты при изменении режимов эксплуатации статического давления на сварочный инструмейт, величины подводимой электрической мощности, продолжительности сварки, температуры и т.д.Жсплуатация предлагаемого устройства показывает, что ширина полосы пропускания увеличюается в 9 раз по сравнению с однородным, моночастотным волноводом.Предлагаемая акустическая колебательная система при микросварке алюминиевой проволоки 30 10 ф м р алюминиевым контактным плсщадкам толщиной 1 Д - 1,810 м на кремнии позволяет повысить прочность соединений на 18%, а воспроизводимость механической прочатинко Коррект Составитель Техред О. А равцова Редак тяг Тираж 1160 Подписноеударствевного комитета СССРм изобретений и открытийква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 83 БНИИПИ Г по дел 113035, Иос, ул. Проектнвя, 4 Патентф, г. Ужг 5 7 ности сатавляет 98-99%, Это улучшает электрические и механические свойстваинтегральных схем. Проведенные исследования механической прочности соединений электрических и механических свойств интегральных схем серий 500 показывают, что при использовании предлагаемого устройства для ультразвуковой микросварки процент выхода годных приборов повышается на 2,47%. формула изобрете ния 1, Устройство для ультразвуковой микросварки, содержащее источник питания, электроакустический преобразователь и механический трансформатор и сварочный инструмент, выполненные в виде резонаторов, связанных перемычками, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения КПП. системы, резонаторы вы 25846, 6полнеаы в виде многогранников, связанных между собой перемычками через диагонально противоположные вершины.2. Устройство по п. 1, о т л и ч а"- ю щ е е с я тем, что, резонаторы выполнены в виде октаэдров, а двугранные углы в их вершинах, связанных перемычками, составляют б (О , при длинезс.2; перемычек где Х - длина продольной волны.15 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Теумин И. И. Ультразвуковые колебательнь(е системы, М., 1959, с. 302-308.20 2. АвторСкое свидетельство СССРпо заявке М 2459524/27,кл. В 23 К 19/04, 4.03,77 (прототип).