Способ получения тонкой ленты и проволоки

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 09) (11) сю В 21 В 1/00 В 21 С 1/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ СЕСОЮ 3 й Щ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 БК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(72) В.М. Колешко, А.В. Гулай, Л,А. Колешко и О.Г. Мужиченко (71) Белорусский политехнический институт(53) 621.771. 1:621.778. 1(088.8) (56) 1. Северденко В.П. и др. Прокат ка и волочение с ультразвуком. Минск "Наука и техника", 1970, с. 115-,116.2Там же, с. 215-217.3. Авторское свидетельство СССР и"-. 627880, кл. В 21 С 1/00, 1976,(54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКОЙ ЛЕНТы И ПРОВОЛОКИ, включающий деформацию заготовки прокаткой или волочением с наложением. ультразвуковыхколебаний в зоне деформации и поверхностных акустических волн, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповьппения качества получаемой лентыи проволоки и производительности профцесса путем увеличения скорости пластической деформации наложение ультразвуковых колебаний в зоне деформации и поверхностных акустических волносуществляют импульсно с крутизнойфронта волны в пределах 3-110 м/с..Изобретение относится к ультразвуковой обработке материалов для электронной техники и может быть исполь"зовано для получения тонкой ленты ипроволоки, например, для производстваполупроводниковых приборов и интегральных микросхем,Известен способ получения ленты,включающий прокатку заготовки с наложением ультразвуковых колебаний 10в зоне деформации 1.Известен также способ полученияпроволоки, включающий волочение заготовки с наложением ультразвуковыхколебаний в зоне деформации .21 .Недостатком данных способов получения проволоки и ленты является низкое качество получаемых изделий вследствие недостаточно эффективного стимулирования синусоидальными ультразвуковыми колебаниями процесса пластической деформации материалов ленты ипроволоки,Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения проволоки, включающий деформацию заготовки волочением или прокаткой с наложением ультразвуковых колебаний в зоне деформации и поверхностныхЗО акустических волн Я . Стимулирование процесса пластической деформации материала происходит путем активации задержанных дислока- З 5 ций под действием акустических напряжений, а также за счет устранения препятствий при движении дислокаций. Однако недостаточно стимулируется образование новых дислокаций в материале ленты и проволоки вследствие малых скоростей изменения давления. Например, при частоте синусоидальных ультразвуковых колебаний й = 20-60 кГц и амплитуде колебаний А = 1-5 мкм скорость нарастания и снижения амплитуды механическего смещения равна с 1 айЕ А.4 А и составляет величину л 1 м/с. Это приводит к снижению скосб рости деформации материалов ленты и проволоки, производительности процесса прокатки и волочения, качества получаемых изделий, в частности их механической прочности, а также проч: ности микросварных и паяных соедине- ний элементов интегральных микросхем, при изготовлении которых используют получаемую ленту и проволоку. Целью изобретения является повыше ние качества получаемой ленты и проволоки и производительности процесса путем увеличения скорости пластической деформации.Эта цель достигается тем, что согласно способу получения тонкой ленты и проволоки, включающему деформацию заготовки прокаткой или волочением с наложением ультразвуковых колебаний в зоне деформации. и поверхностных акустических волн, наложениеультразвуковых колебаний в зоне деформации и поверхностных акустических волн осуществляют импульсно с крутизной фронта волны в пределах 3-1 ф10 м/с.Способ заключается в том, чтостимулирование процесса прокатки иволочения производят путем ускоренияпластической .деформации материаловленты и проволоки при резком изменениидинамического давления в результатедействия импульсных механических колебаний. При подаче в зону пластической деформации ультразвуковых колебаний в виде импульсов с большой крутизной фронта волны Б = " - 3 10 м/ссрфиг, 1) за счет резкого увеличенияодновременно действующих источниковдислокаций достигают развития множественного сколы.ения, происходящего практически одновременно по многимнепараллельным плоскостям,При разных величинах крутизныфронтов механических импульсов плотйость возникающих дислокаций1/7 (1 - суммарная длина всехлиний дислокаций в материале,Ч -.объем материала) определяется разнымимеханизмами пластической деформации,Когда крутизна фронтов механических импульсов равна 3"10 м/с, рост плотности дислокаций обусловлен действием источников типа Франка-Рида, позволяющих получить плотность дислокаций= 10 -10 м", С увеличением крутизны фронтов механических импульсов до ъ 102 -10- м/с действуют механизмы, способствующяе резкому увеличению числа источников дислокаций. Такими механизмами служат последовательное поперечное скольжение винтовой компаненть 1 дислокации на соседние плоскости скольйения Одновремен кое действие источников на непараллельных плоскостях сдвига, а также3 11223источников малой длины; возбуждениепо плоскостям скольжения касательныхнапряжений, близких к теоретическойпрочности кристаллов, Возможная плотность дислокаций при достижении касательными напряжениями величинытеоретической прочности достигаетзначений р = 10 -10 м , что ускоб 6 2ряет процесс пластической деформацииматериала изделия, приводит к повышению качества изделий и производительности процесса,Пределы изменения крутизны фронтов механических импульсов выбраны,учитывая что при скорости изменения 5амплитуды импульсов (крутизна фронтов) меньшей 3 м/с, процессы пластической деформации материалов стимулируются сравнительно слабо, механическая прочность проволоки соизме-, 20рима .с ее прочностью при синусоидальных колебаниях, Получение импульсовс крутизной фронтов, большей 10 м/с,начинает сказываться на переходныхпроцессах в механической колебательной системе и технологической среде,что приводит к снижению эффективности воздействия ультразвуком и снижению качества полученного изделия.Возможно ступенчатое увеличениеи снижение амплитуды механическихимпульсов, что позволяет значительно увеличить крутизну фронта каждойступеньки при одной и той же длительности фронта импульса и тем самым35дополнительно стимулировать процесспластической деформации материалов,На фиг. 1-3 показано соответственно изменение амплитуды во времени вслучае трапецеидальных, импульсных,треугольных импульсных и синусоидальных колебаний; на фиг. 4 - схемаосуществления способа в случае прокатки; на фиг. 5 - то же, при волочении.45В процессе прокатки тонкой ленты 1 ,между валками прокатного стана 2 в зоне деформации возбуждает импульсные колебания с крутизной фронта волны 3-110 м/с с помощью злектроакусти ческих преобразователей 3 и концентраторов 4. Последние прижимают к валкам 2 с таким усилием, чтобы между ними существовала акустическая связь. Одновременно импульсно возбуждают по 15 верхностные акустические волны с той же крутизной фронта волны на ленте 1 за счет пондеромоторного взаимодей 77 4ствия вихревых токов, наводимых в ленте с помощью катушки 5 индуктивности, с магнитным полем данной катушки, подключенной к ультразвуковому генератору 6,Аналогично в процессе волочения тонкой проволоки 7 через калиброванное отверстие волоки 8 импульсные акустические колебания с упомянутой крутизной фронта волны подводят к волоке и возбуждают их на поверхности проволоки аналогичным, образом. Наложение колебаний с крутизной фронтов механических импульсов 3 м/с - 110 м/с вызывает резкое увеличение одновременно действующих источников дислокаций и приводит к развитию множественного скольжения, происходящего практически одновременно по многим непараллельным плоскостям, В результате такого воздействия процесс пластической деформации ускоряется и повышается качество изделий и производительность .процесса.В качестве ультразвукового генератора б может быть использован не только генератор импульсов периодической последовательности, но и генератор импульсов случайности или псевдослучайной последовательности, что позволяет расширить диапазон частот возбуждаемых акустических колебаний и дополнительно стимулировать процесс пластической деформации материалов ленты и проволоки, Кроме того, импульсы могут быть различной длительности с хаотическими изменениями ам; плитуды. Генератор импульсов случайной последовательности обеспечивает получение импульсного напряжения без повторения а генератор импульсов псевдослучайной последовательности - с повторением цикла чередования импульсов через значительное количество элементарных промежутков времени (характеристических моментов). В качестве такого генератора может быть использован, например, регистр с генератором тактовых импульсов на входе и полусумматором по модулю два в цепи обратной связи, обеспечивающим передачу сигнала на вход регистра только в тех случаях, когда на входы полусумматора импульсы подаются разновременно. . ФП р и м е р. При получении тонкой биметаллической ленты золото-коварс толщинами соответственно 5 и 500 мкмв зоне деформации и на поверхностиленты возбуждали акустические колебания в виде импульсов с амплитудой1 мкм, крутизной фронтов 3 м/с и частотой следования импульсов 200 кГц,В данном случае использовали генератор импульсов периодической последовательности с выходным напряжениемдо 100 В. При его использовании прочность механического сцепления лентувеличилась по сравнению с известнымспособом на 10- 1,57, разброс прочности сцепления лент по длине снизился в 1,5-1,9 раза. Увеличение крутизны фронтов импульсов до 8 м/с приводит к повышению прочности сцепления на 15-207 и снижению разбросапрочности по длине в 2,0-2,6 раза.Снижение акустического,и тепловогосопротивлений между лентами приводитк уменьшению на 12-187 температурыполупроводникового кристалла во время ультразвуковой пайки последнегок корпусу из данной ленты.При возбуждении акустических колебаний с указаннымипараметрами 5 крутизной фронта волны 3 и 8 м/с)в процессе получения микропроволокидиаметром 35 мкм из алюминия .механическая прочность последней на разрывувеличилась соответственно на 24-307 10 и 40-507 и разброспрочности по длине проволоки снизился соответственнов 1,5-1.,9 и 17-2,4 раза. В данномслучае скорость волочения составляет20 м/мин.15Производительность предлагаемогопроцесса получения тонкой ленты ипроволоки может быть повышена на8-10% за счет увеличения скорости 20 протягивания и волочения (в частности, скорость волочения можно увеличить до 25 м/мин).1122377 Составитель Тесред А.Ба Воронковаец Гратил Реда каз 8070 оми ска Патент", г. Ужгород, ул. Проектная илиал 7 Тираж 794 ВНИИПИ Государственногпо делам изобретений 3035, Москва, Ж, Ра рректор В. Синицкаядписное ета СССР ытийнаб., д. 4/