Инструмент для ультразвуковой микросварки

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 23 К 20/10 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ыбор опти- контактидля ультранная техни- .7, с.102. о СССР О, 1981. развуковая 84. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТНРЫТИЙ(56) Калинин Ю,И. и др. Вмального рабочего профилярующей части инструментазвуковой сварки. - Электрока, 1974, вып. 4(62), серАвторское свидетельствВ 990458, кл. В 23 К 20/1Грачев А.А. и др, Ультмикросварка. М., 1977, с.(54) ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙМИКРОСВАРКИ(57) Изобретение относится к сваркес использованием ультразвуковых колебаний. Инструмент позволяет повыситькачество и надежность сварного соединения и обеспечивает быстрое нарастание контакта торцовой части и деформируемой проволоки. Инструмент выполняется с выемками на рабочем торце с плавно расширяющимся продольным сечением. Выемки могут бытьрасположены симметрично или асимметрично продольной плоскости симметрииинструмента, могут быть смещены другоТносительно друга на шаг или выполнены взаимно пересекающимися. 5 з.п.ф-лы. 6 ил.Изобретение относится к сварке сиспользованием ультразвуковыхколебаний, в частности к микросварочномуинструменту для приварки прово.почныхвыводов к контактным площадкам ограниченных размеров полупроводниковыхприборов.Целью изобретения является повышение качества и надежности сварногосоединения и снижение износа инструмента.На фиг. 1 показан предлагаемый инструмент, вид спереди; на фиг.2 - тоже, вид сбоку (инструмент с симметрично расположенными выемками навогнутом торце); на фиг.3 - рабочийторец с симметричным расположениемвыемок, вид снизу; на фиг.4 - рабочий торец с симметричными и пересекающимися выемками, вид снизу; нафиг.5 - рабочий торец с симметричными, наклонными и асимметричными выемками, вид снизу; на фиг.б - сварноесоединение, общий вид.Инструмент содержит стержень 1,в котором выполнено наклонное отверстие 2 для подачи проволоки 3 под рабочий торец 4, который в зависимостиот требований к сварному соединениюможет иметь вогнутую, плоскую илидругую близкую к ним форму поверхности.Продольная ось отверстия 2 расположена в продольной плоскости симметрии инструмента,На рабочем торце 4 выполнены выемки 5 конической, Ч-образной илидругой формы и поперечном сечении,которое увеличивается от 0 (у плоскости симметрии) до максимума на сторонах торца 4. Выемки наклонены отплоскости симметрии к периферии подуглом д- к рабочему торцу, которыйосоставляет 3-12 На рабочем торце 4 выемки 5 могут быть расположены под углом Т=45-90 к продольной плоскости симметрии инструмента, а расстояние Я от плоскости симметрии до начала выемки составляет ,(0,05-0,3) й, (где й - диаметр отверстия под проволоку), причем противолежащие выемки, расположенные по разные стороны от плоскости симметрии, могут быть смещены относительно друг друга пб шагу, выполнены асимметрично или выполнены попарно пересекающимися, или расположены симметрично на одной прямой. 5 1 О 15 20 25 30 3 40 45 50 По конструктивным соображениям,а также в зависимости от предъявляемых к инструменту требования выемкимогут быть расположены или в центрерабочего торца, или ближе к его сторонам, перпендикулярным плоскостисимметрии,Устройство работает следующим образом,Проволока 3 механизмом подачи через направляющее отверстие 2 подаетсяпод рабочий торец 4 инструмента. Придальнейшем опускании инструмента после контактирования элементов инструмента - проволока - контактная площадка происходит деформирование проволоки как на участке инструмент -проволока, так и проволока - контактная площадка прибора. При включении ультразвука проволока, интенсивно деформируясь, быстро заполняетвыемки, причем прирост физическогоконтакта за счет увеличивающегося кпериферии сечения выемок происходитболее энергично, чем в известных конструкциях, и значительно эффективнее,чем на участке проволока - контактнаяплощадка. В результате этого исключается проскальзывание инструмента внаправлении приложения ультразвуковыхколебаний, что резко сокращает адгезию проволоки к инструменту и износинструмента. Далее процесс образования соединения протекает уже толькона границе проволока - контактнаяплощадка иэделия, затрачивая приэтом значительно меньше (на 25-357)акустической энергии и времени на образование сварного соединения. Сварное соединение с данным инструментомполучается по всей зоне контактирования, Наиболее плотное расположениезон схватывания для описываемогоинструмента наблюдается в центральнойзоне и с некоторым ослаблением плотности к периферии. По окончании первой сварки инструмент совместно сакустической системой перемещают кместу второй сварки. Производитсяочередное соединение, обрыв проволоки и подготовка к следующему сварному соединению. Кроме того, смещенные по шагу или пересекающиеся выемки могут пересекать плоскость симметрии и начало выемок может отстоять от плоскости симметрии на расстоянии 3 = (0,05- 0,3)й,.3 1276ГПовьшение качества и надежностисварного соединения достигается за счет быстро нарастающего контакта торцовой части инструмента и деформируемой проволоки. В процессе деформации проволоки за счет увеличивающегося к периферии сечения выемок связь инструмента с проволокой увеличивается более эффективно,. чем в зоне проволока - контактная площадка, а 0 поэтому ультразвуковые колебания передаются с меньшими потерями.Предложенный инструмент исключает перемещение по проволоке, что позволяет в более короткое время обеспечить обширные эоны схватывания в месте соединения и получить более качественное и надежное соединение. За счет более интенсивного вывода окисных пленок, создания обширных чистых (ювенильных) поверхностей соприкосновения и образования соединения по большей поверхности соприкосновения, чем в известном инструменте, угол наклона образующей выемки к плоскости 2оторца составляет 3-12оУгол наклона меньше 3 недостаточно эффективен, особенно для инструмента с плоским рабочим торцом, и может быть использован в инструменте с вогнутым рабочим торцом и при минимальном удалении начала выемки от продольной плоскости симметрии. Выемо ка с углом наклона более 12 трудоемка в изготовлении, требует значительных объемов проволоки для запол- З кения и несколько ослабляет сварное соединение в периферийных областях соединения.По конструктивным соображениям, а также, например, для центрированияпроволоки от периферии к центру выемки к продольной оси симметрии могут быть расположены под углом, от 0личным от 90 , например под углом 45 или,б 0 и симметрично. В этом ф случае грани выемок будут стремиться переместить проволоку к центру площадки. Для уменьшения длины сварного сое-б динения (т.е. ограничения течения материала проволоки в продольном направлении при деформировании) выемки на торце располагают под углом 90 к плоскости продольной оси симметрии и вблизи от передней и задней граней инструмента. Расстояние от плоскости симметрии до начала выемок выполнено 464 4равным (0,05-0,3)с 1 Чем меньше расстояние между началом выемки, темэффективнее связь проволоки и инструмента (для случая, когда выемкисимметричны), Чем больше перекрытие0,3 й (в случае асимметричного расположения), тем эффективнее связьинструмента и проволоки, но появляются зоны в местах перекрытия, которые отрицательно сказываются на ллотности образования зон схватывания,следовательно, несколько уменьшаетсяплощадь соединения.Указанный инструмент удобен в энсплуатации, значительно проще в изготовлении, позволяет расширить допускна взаимное расположение отверстия ирабочей части вместо 3 мкм до 10 мкм.Качество и стабильность сварного соединения возросли, стойкость инструмента повысилась,При испытаниях в лабораторных условиях на автоматических системахсварки не замечена адгезия проволокина рабочем торце (наличие адгезиисоставляет серьезную техническую проблему),Кроме того, существенно сокращаются мощности вводимой ультразвуковойэнергии и время сварки. Инструментпозволяет снизить трудоемкость обслуживания микросварочного оборудования.Формула изобретения1. Инструмент для ультразвуковой микросварки, выполненный в виде стержня с боковым отверстием под проволоку и рабочим торцом с выемками, расположенными под углом к продольной плоскости симметрии инструмента, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества и надежности сварного соединения, выемки выполнены с плавно расширяющимся продольным сечением с вершиной, обращенной в сторону продольной плоскости симметрии и удаленной от нее на расстояние Е=(0,05- 0,3)с 1 где й - диаметр бокового отверстия под проволоку, при этом угол при вершине выемки равен 3-122, Инструмент по п.1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что угол наклона выемок к продольной плоскости симметрии равен 45-903. Инструмент по п.1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что выемки расположены симметрично продольной плоскости симметрии инструмента.4, Инструмент по п.1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что выемки расположены асимметрично продольной плоскости симметрии инструмента,5. Инструмент по п,1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что выполненные по обе стороны от плоскости симметрии выемки смещены друг относительно друга на шаг, а их вершины расположены па другую сторону продольной плоскости симметрии.6. Инструмент по п.1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что выемки выполнены попарно пересекающимися,1 Р /6464 Составитель Н.Тютченковандура Техред Л.Олейник Корректор Т.Колб актор М каз 6618/1 Тираж 1001 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, РПодписноитета СССР и открытий ушская наб дроизводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул,Проектная, 4