Устройство для ультразвуковой сварки

ой .Я . 3 К 20/10 ПавК:-т .:д ГЕг,й САНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЬСТВУ РСКОМУ СВИ К оров М,Х. изводствеРадио и Я УЛЬТРАЗВУКОВОЙ(54) УСТРОИ СТВО ДЛ СВАРКИ(57) Изобретение отно а именно к ультразвук тов микросхем и полуп ров, Цель изобрете качества сварки за сче ится к микросварке, вой сварке злеменоводииковых прибоия - повышение обеспечения точноО 3 ЪСОЮЗ СОВЕТСКИ С",ВИД;,ИСТИЧЕСК =,ф РЕСПУБЛИК ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Конструкторское бюро точного электронного машиностроения(56) Мазур А,И., Алехин А.П., ШоршПроцессы сварки и пайи в прополупроводниковых приборов, М,связь, 1981, с.88-94. сти и надежности определения сварочной нагрузки. Устройство содержит акустическую систему 1, состоящую иэ вибратора 2, волновода 3, одним концом связанного с вибратором 2, а другим - с держателем 4 сварочного инструмента 5, блок управления б и измерительный преобразователь сварочной нагрузки 7, связанный с блоком управления б. Волновод 3 выполнен в виде двух плоскопараллельных пластин изгибных колебаний 8 длиной, равной 5/2 длины волны изгибных колебаний на рабочей частоте, и стержня 9, расположенного между ними, длиной 1/2 длины волны продольных колебаний на рабочей частоте. Плоскопараллельные пластины изгибных колебаний 8 волновода 3 связаны с измерительным преобразователем сварочной нагрузки 7 и держателе 4 инструмента, закрепленного на их концах. 1 э.п. ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к микроэлект; о ике, а именно к ультразвуковой сварке эпментов микросхем и попупроводниковых приборов.Известно устройство для ультразвуковой сварки, содержащее акустическую систему сварочной головки, в конце волновода которой зажат сварочный инструмент рукоятку с эксцентриком, которая служит для опускания акустической системы вниз, электромагнит, кронштейн, на котором закреплены акустическая система и электромагнит, ультразвуковой генератор, подключенный к акустической системе и измерительный преобразователь сварочной нагрузки, выполненный в виде тензодатчиков,Основным недостатком прототипа является низкое качество сварных соединении из-за низкой точности и надежности определения сварочной нагрузки, Последнее обуславливается большой инерционностью механических узлов, входящих в устройство и наличием кинематических пар с внешним трением, в частности качения, что приводит к появлению разности сил статического и кинематического трения, возникновению скачков и потере управляемости и точности передачи усилий на свариваемые детали.Цель изобретения - повышение качества сварки за счет обеспечения точности и надежности определения сварочной нагрузки.Поставленная цель достигается тем, что е устройстве для ультразвуковой сварки. содержащем акустическую систему, состоящую из вибратора, волновода, одним онцом связанного с вибратором, а другим - с держателем сварочного инструмента, и блока управления, и измерительный преобразователь сварочной нагрузки, связанный с блоком управления, волновод выполнен в виде двух плоскопараплельных пластин изгибных колебаний и стержня продольных колебаний, расположенного между ними, причем ппоскопараллельные пластины изгибных колебаний связаны с измерительным преобразователем сварочной нагрузки, и держатель инструмента закреплен на их концах. ПлоскопараллЬпьные пластины выполняют длиной, равной 5/2 длины волны изгибных колебаний на рабочей частоте, а стержень продольных колебаний выполняют длиной 1/2 длины волны продольных колебаний на рабочей пластине.На фиг.1 представлена структурная схема устройства: на фиг,2 - акустическая система.Устройство для ультразвуковой сварки содержит акустицескую систему 1, состоя 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55,.ю из вибратора 2, волновода 3, одним концом связанного с вибратором, а другим - с дг ржателем 4 сварочного инструмента 5, блок б управления и измерительный преобразователь 7 сварочной нагрузки, связанный с блоком б управления. Волновод 3 выполнен в виде двух плоскопараллельных пластин 8 изгибных колебаний и стержня 9 продольных колебаний, расположенного между ними, причем плоскопараллельные пластины иэгибных колебаний связаны с измерительным преобразователем 7 сварочной нагрузки и держателем 4 инструмента, закрепленного на их концах.Плоскопараллельные пластины 8 выполняют длиной, равной 5/2 длины волны иэгибных колебаний на рабочей частоте,стержень 9 продольных колебаний выполняют длиной 1/2 длины волны продольных колебаний на рабочей частоте.Устройство работает следующим образом.После подачи пускового сигнала на вход блока б управления последний запускает шаговый привод 10 на опускание акустической системы 1 на позицию сварки. Перед касанием сварочного инструмента 5 со свариваемыми деталями блок б управления включает ультразвуковой генератор 11. В момент касания сварочного инструмента 5 со свариваемыми деталями ппоскопараллельные пластины изгибных колебаний 8 воспринимают нагрузку на свариваемые детали, возрастающую по мере опускания шагового привода 10. Учитывая. что для консольно закрепленной балки. аналогом которой являются ппоскопаралпепьные пластины 8, нагрузка на ее конце связана линейной зависимостью с перемещением, перемещение плоскопараллельных пластин 8 в процессе приложения сварочной нагрузки к свариваемым деталям служит для измерения сварочной нагрузки с помощью измерительного преобразователя 7, выполненногоо, например, в виде индуктивного датчика, закрепленного на кронштейне 12, либо в виде тенэометрического моста (не показан), закрепленного на ппоскопараппепьных пластинах 8.В дальнейшем сигнал от измерительного преобразователя 7 поступает на блок б управления, где усиливается, фильтруется и в момент достижения нагрузкой на свариваемые детали оптимальной величины, блок б управления останавливает шаговый привод 10 на время образования сварного соединения, задаваемого с помощью блока б управления. После окончания процесса сварки блок б управления вновь запускает шаговый привод 10 на возврат акустической си 1706807стецы 1 а исходное состояние и одно-Гемен о отключает ультразвуковой генера 1 ор 11,Акустическая система 1 (Фи 2) состсцщая из вибратора 2 и волновода 3 со сварочным инструментом 5, образует совместно с узловой развязкой 13 и деталями крепления 14 единую резонансную систему, передающую в зону сварки ультразвуковые колебания.Волновод 3 выполнен иэ настроенных на одну резонансную частоту двух плоско- параллельных пластин иэгибных колебаний 8 длиной 1 = - Яиз, где Лз - длина волны52изгибных колебаний и находящегося между ними стержня 9 продольных колебаний длиной 2 =,. где Япр - длина волны про 2дольных колебаний. Противоположные вибратору 2 торцы плоскопараллельных пластин 8 образуют держатель 4 сварочного инструмента 5 длиной не более четверти волны изгибных колебаний А, а торец стержня 9 продольных колебаний. противоположный вибратору 3, свободен и не воспринимает сварочной нагрузки, прилагаемой к сварочному инструменту 5 при сварке, Основная роль в волноводной системе 3 отводится плоскопараллельным пластинам 8 изгибных колебаний, как звену передачи колебательной энергии и сварочной нагрузки и зону сварки, а роль стержня 9 продольных колебаний, в силу того, что он не воспринимает сварочной нагрузки, сводится к стабилизации резонансной частоты при нагружении сварочного инструмента 5 на свариваемые детали и, кроме того, являются упором-Фиксатором для плоскопараллельных пластин. Плоскопараллельные пластины 8 изгибных колебаний и стержень 9 продольных колебаний возбуждаются вибратором 2 продольных колебаний Вибра гор 2 жестко связан с двумя опорами узловоР развязки 13. одна из них находится вузловой плоскости плоскопардллельных5 пластин 8, а вторая - в узловой плоскостивибратора 2, На фиг.2 также показаны; характер смещения иэгибной волны вдольплоскопараллельных пластин 8 (эпюра А),характер смдщения продольной волны10 вдоль стержня 9 (эпюра Б) и колебательноесмещение вдоль вибратора 2 (эпюра В),Таким образом, данное устройство позволяет повысить качество сварки за счетобеспечения точности и надежности опре 15 деления сварочной нагрузки,Формула изобретения1, Устройство для ультразвуковой сварки, содержащее акустическую систему, состоящую иэ вибратора. волновода, одним20 концом связанного с вибратором, а другим- с держателем сварочного инструмента, иблока управления, и измерительный преобразователь сварочной нагрузки, связанныйс блоком управления, о т л и ч а ю щ е е с я25 тем, что, с целью повышения качества сварки за счет обеспечения точности и надежности определения сварочной нагрузки.волновод выполнен в виде двух плоскопараллельных пластин изгибных колебаний и30 стержня продольных колебаний, расположенного между ними, причем плоскопараллельные пластины изгибных колебанийсвязаны с измерительным преобразователем сварочной нагрузки, держатель инстру 35 мента закреплен на их концах.2, Устройство по п.1,о т л и ч а ю щ е ес я тем. что плоскопараллельные пластинывыполняют длиной, равной 5/2 длины волны изгибных колебаний на рабочей частоте,40 а стержень продольных колебаний выполняют длиной 1/2 длины волны продольныхколебаний на рабочей частоте,