Устройство для контроля качества соединений при ультразвуковой микросварке

3тввленному уровню сйгнвлв, то сварказавершится несколько позже, и деформация присоединяемого проводника будетповышенной.Цельюизобретения является повышение качества сварных соединений,Постввленнвя цель достигается тем,что в устройство контроля качества соединений введен блок вычисления удельной прочности сварных соединений нв.срез, к входвм которого подключеныдатчики температуры, деформации и вмплитуды колебвний, в выход блока подключен к входу дифференцивторв.Нв фиг. 1 приведена схема устрой,ствв соединений при ультразвуковоймикросвврке; нв фиг. 2 - схема блокавычисления урельной прочности сварногосоединения нв срез; нв фиг. 3 - графикизменения удельной прочности сварногосоединения нв срез в зависимости отдлительности сварки; нв фиг. 4 - графикзависимости между площадью контактаи величиной осадки проводника в процентах.Устройство контроля качества соединений при ультрвзвуковой микросввркевключвет датчик регистрации темпервтуры зоны сварки, предстввляюший собойестественную термопвру, обрвзующуюсяпри сварке разнородных мвтеривлов проволочки 1 с метвллиэвцией 2, нвпыленной нв полупроводниковый кристалл 3, .пьеэокервмический датчик 4 амплитудыколебаний, закрепленный нв преобрвзоввтеле 5, и датчик деформации присоединяемого проводника, состоящий из постоянного мвгнитв 6 и элемента Холла 7,звфиксироввнного на рычаге 8 механизманвгружения, блок 9 вычисления удельнойпрочности сварных соединений нв срез,дифференцивтор 10, компарвтор 11, реле времени 12, ультразвуковой генервтор 13 Блок вычисления удельной прочностисвврных соединений нв срез 9включает в себя предварительные усилители 14-16, схему 17 извлечения кввдратного Корня, множительное звено 18,множительное звено 19 в сочетвнии сусилителем 20.Устройство контроля качества соединений работает следующим образом,Сигналы с двтчйков амплитуды, деформации и-темпервтуры поступвют нвтри входв блокв 9 вычисления удельнойпрочности сварного соединения нв срез;.где сигналы предвврительно усиливвклч. я 4усилителями 14, 15, 16, после чегосигнал с датчика деформации поступаетнв схему 17 извлечения кввдрвгного корня и затем подается нв один иэ входовмножительного звена 18, где происходит умножение сигнвлв с датчика вмплитуды, который подается нв второй входмножительного звена 18, нв кореньквадратный от сигнала с датчика де О формации,Множительное звено 19 в сочетании с усилителем 20 осуществляет деление сигнала с датчика температуры нв сигнвл, сформированный нв выходе множительного звена 18. Выходное нвпряжение блока вычисления пропорционально удельной прочности сварного соединения нв срез. Учитывая, что удельнвя прочность сйврных соединений нв срез описыввет величину, хврвктеризуюшую вдгезию приввриввемого проводника с метвллизвцией полупроводникового криствллв, то при достижении удельной прочности максимального значения в момент времени 1, обеспечиввется квчественное свврное соединение, поэтому подачу ультрвзвуковой энергии в зону сварки необходимо прекратить. 4 Этклющо чение ультразвукового генератора по максимальному значению удельной прочности сварного соединения нв срез происходит следующим образом. Сигнал с выхода блока вычисления дифференцируется дифференцивтором 10, после чего поступает нв компвратор 1 1. При достижении производной от удельной прочности сварных соединений нв срез нулевого значения, компврвтор 11 вырабатывает 40 сигйал нв реле времени 12, которое отключает ультразвуковой генератор 13.Теоретически суть изобретения цоясняется следующим образом.Температура эоны соединения при 4 ультразвуковой микросвврке описывается вырвжением: виям ДТьг(Ц где 1 - время; К - постоянный коэффициент,поквзыввюший долю теплового потока, идущего нв нвгрев полупроводниковогокриствллв;с Ю- удельный тейловой поток; 5 (Я- плошадь контакта; коэффициент теппопроводности,зй ЖА 3 читывая, что величина З 2 К -сопМ ь контакта свяэайа линейной эа тыо с сигналом с датчика Холла м. фиг. 3), выражение (3) перепишем(О 7 я Гб ( 4)рмула (4) аналитиип работы блокапрочности сварныхподтверждает праного устройства дляарных соединенийикросварке,о устройства можнотво сварных соещоводииков мало-.мкм) к подложкам,пло. Такими, иа-. Таким образофо чески отражает принц вычисления удельной соединений на срез и вомерность предложен контроля качества св при ультразвуковой м С помощью данног онтролировать качес ений при монтаже диаметра (20-60 хорошо проводящим тек МИНго 5Удельный тепловой поток при ультразвуковой сварке имеет вид4 СЙ,) р, Ю(в с(С 1=((2)3 где ТМ - прочность сварного соединения на срез;(Ц- амплитуда колебаний сварочного наконечника; й - частота ультразвуковых колебаний; - механический эквиваленттеплоты.Подставим (2) в (1), решим относительно ГЮ и разделим обе части на(;О, тогда выражение для удельной прочности сварного соединения на срез будет иметь видзй 42 .Т (92 к% ю6гпример, являются полупроводниковыекристаллы микросхем,Применение данного устройства позволяет повысить воспроизводимость ка 5 чества сварных соединений на 16% атакже значительно уМеньшить времяпоиска оптимального режима сварки,Формула изобретения 40Устройство для контроля качествасоединений при улвгразвуковой микро-сварке преимущественно проволочныхвыводов с пленками на полупроводниковых материалах, содержащее датчикамплитуды колебаний сварочного наконечника, датчик температуры эоны сЬарки датчик деформации присоединяемогопроводника, ультразвуковой генератор ипоследовательно соединенные дифференциатор, компаратор, реле времени, выходкоторого подключен к входу улвгразвукового генератора, о т л и ч а ю щ е е 25с я тем, что, с целью повышения качества сварных соединений, в устройствовведен блок вычисления удельной прочности сварных- соединений на срез, квходам которого подключены датчики30температуры, деформации и амплитудыколебаний, а выход - к входу дифференциатора,Источники информации, црйыые вовнимание при экспертизе1. Красулин Ю. Л Назаров Г, В.677852 2 ХХ ЫЩффщу 4 ЮцУУ, % Редакто Подписноеомитета СССР отарытийсюя наб., д, 4/5 Закаэ 4470/4 Тираж 1222 ЦНИИПИ Государствеиного по делам изобретений и 113035, Москва, Ж-Э 5, Рауш