Способ термокомпрессионной сварки

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскниСоцналнстнческниРеспублик сц 933333(22) Заявлено 20, 11,80 (21) 3005139/25-27с присоединением заявки РЙ,763(088,8) ве дсвсам изобретеиий и открытийДата опубликования описания 07,06,82 тВ, Е, Атауш, Р, Б. Рудзит, З, Г, Москвин, Л А.и С, В, Карпенкос;.(72) Авторы изобретения ЦарубинщщщваРижский ордена Трудового Красного Знаме к политехнический институт(71) Заявитель54) СПОСОБ ТЕРМОКОМПРЕССИОННОЙ СВАРКИ Изобретение относится к области автоматического регулс рованая ч контролязя качеством соединения металлических проводников с полупроводниковыми .кристаллами, выполненнвтх термокомпреосионной сваркой.В основном авт, св. % 719830 описан способ термокомпрессионной сварки,по которому при достижении максимальной скорости осадки металлического проводника к рабочему инструменту при 0кладывают добавочное усилие сжатия 1,Однако при этом способе нельзя осуществить автоматическое регулированиепроцессом, а также контроль качествасварных соединений по величине осадки1металлического проводника.Целью изобретения является возможность осуществления автоматическогоконтропя качества сварных соединений20и повышение его надежности,Поставленная цель достигается тем,что по предложенному способу измеряют величину осадки металлйческого проводника и время от начала нагрева свариваемых деталей до каждого снижения скорости осадки до нуля, сравнивают их с заданными значениями и по сигналу рассогласования управляют процессом сварки. При заниженном сигнале величины осадки по сравнению с заданным сигналом в период первого снижения скорооти осадки до нуля производят дополнительный импульсный нагрев свариваемыхдеталей.На фиг. 1 приведена структурная схема устройства, с помощью которого реа. лизуется предлагаемый способ; на фиг. 2- характерная осциллограмма осадки, сов мещенная во времени с температурой инструмента и циклограммой усилия сжвтия,Устройство состоит из датчика пере мещения 1, механически связанного с инструментом 2, схемы измерения 3 величины осадки металлического проводника, изменения ее во времени (скороо ти осадки) и времени от начала нагрева3 93333свариваемых деталей в периоды каждогоснижения скорости осадки до нуля, схемы запоминания 4 величины осадки ивремени от начала нагрева свариваемыхдеталей, классификатора 5 уровней осадок и времени с логикой по выходу, схемы управления процессом и синхронизации 7,Предлагаемый способ осуществляетсяследующим образом.10Свариваемые детали например кристалл кремния, припаянный на вольфрамовый кристаллодержатель и алюминиевыйпроводник) устанавливаются на наклонный стол и сжимаются Ч -образным инструментом начальным усилием сжатия.-образный инструмент нагревается импульсом тока и за счет теплопередачипроисходит разогрев зоны контакта алюминий-кремний, Одновременно с подачейимпульса тока на инструмент включаетсяс,",сема управления и синхронизации 6 устройства, обеспечивающая заданный циклизмерения, При этом осушествляется запуск схемы измерения 3, которая начинает измерение времени от начала нагревасвариваемых деталей.В процессе нагрева алюминиевый проводник постепенно деформируется, Приэтом с помощью датчика перемещения 1,механически связанного с инструментом2, на схему измерения 3 подается сигнал,пропорциональный величине осадки проводника.Осадка проводника происходит вначале замедленно (участок 1 ,фиг. 2) из-запостепенного нагрева, потом в процесседальнейшего нагрева скорость осадкиувеличивается (участок 1, фиг. 2). Вэтот период схема измерения начинаетизмерять измерение осадки во времени(скорость осадки). Далее скорость осадки замедляется до нуля (участок Й,фиг. 2) из-за уменьшения удельногодавления в связи с увеличении плошадиконтакта свариваемых деталей. В этотмомент схема измерения 3 измеряет величину осадки Япроводника и времяот начала нагрева свариваемых деталей,а сигналы передаются на схему запоминания 4. Со схемы запоминания 4 сигна- фОлы поступают на классификатор 5.При дальнейшем нагреве скоростьосадки резко увеличивается и начинаетсяпластическое течение алюминиевого проводника (участок , фиг. 2), В этот Омомент на свариваемые детали прикладывают добавочное усилие сжатия, При этомпроисходит осадка с еще. большей скорос 3 атью (участок Ч, фиг, 2), и величинаосадки достигает практически максимального значения. В проттессе дальнейшегонагрева величина осадки возрастает незначительно (участок ф, фиг, 2). Далеенагр в прекращается. При этом осадкарезко снижается (участок чи, фиг, 2), ина участке осадки от 6 к 7 происходитвторое снижение скорости осадки до нуля. В этот момент схема измерения 3измеряет величину осадки 81 и время 11и передает сигналы на классификатор5, где они сравниваются с заданными величинами. Результаты сравнения подают-.ся на схему индикации 7, которая в с)тучае совпадения всех значений 5, Ь,З и т или отклонения одного,из нихили нескольких от заданных значений подает соответствующий сигнал оператрру"норма" или "брак",Заданные величины осадок 5 и В ивр мени и 1 опр деляе я на основеэкспериментальных данных путем предварительных сварок на оптимальном режиме определенных деталей с последующим испытанием сварных соединений напрочность. Затем оптимальные значенияВ , 1 5 и Ь вводят в виде заданных сйгналов в классификатор 5.Если величина осадки В при оптимальном 1 в период первого сйижения скорости осадки до нуля имеет заниженноезначение по сравнению с заданным сигналом из классификатора 5 поступаетсигнал в схему управления процессом 6,которая включает дополнительный импульсный нагрев свариваемых деталей (нафиг, 2 показано пунктиром), позвсаяющий достигнуть оптимального (заданного)значения осадки Я. Далее сравнениесигналов осуществляется, как описановьпше.Преимушества предложенного способапо сравнению с известным заключаютсяв возможности осуществлены автоматического контрсая за качеством сварныхсоединений и автоматического регулирования процесса, а также в повышениинадежности контроля.Так, например, использование способа термокомпрессионной сварки алюминиевого (марки АВООО) управляющеговывода толщиной 0,3 мм и шириной0,6 мм к кремниевому кристаллу толщиной 0,27 мм в заготовке тиристора типа ТЛпри заданных значениях5, 1 и 8, ,), соответственно рав .5 93 51=0,20-0,22 мм и Ф,1=2-2,2 с, свидетельствовало о требуемой прочности сварных соединений на отрыв с изгибом на 90 Р р =500-650 гс при удовлетоворительных параметрах управления тиристором. При отклонении одной или нескольких из сравниваемых величин Э, т 5 и 1 от заданных значений было выявлено снижение прочности сварных соединений ниже 230 гс с одновременным ухудшением параметров управления тиристором или пробоем р-п-перехода,формула изобретения дежности, измеряют величину осадки металлического проводника и время от начала нагрева свариваемых деталей до каждого снижения скорости осадки до нуля, сравнивают их с заданными значе- ниями, и по сигналу рассогласования управляют процессом сварки.2, Способ по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью обеспечении автоматического регулирования процесса, при заниженном сигнале величины осадки по сравнению с заданным сигналом в период первого сннжения скорости осадки до нуля пронзводят дополнительный импульсный нагрев свариваемых деталей.1, Способ термокомпрессионной сварки по авт, св, % 719830, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью обеспеченияавтоматического контроля качества сварных соединений и повышения его наИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР933333 А. АноховончикКорре1 Реда Тираж 1153 Под Государственного ком ам изобретений. и откр Москва, Ж 35, Раушская б. д, 4/5 Проектная, 4 илиал ППП фПатент", г. Ужгород,СоставитеУтехина Те хре и Е. Ха 2/17ЕЗНИИПпо де113035,ктор М, Шарошиеафев еевавасноетета СССР