Установка для ультразвуковой микросварки и контроля соединения

(54) УСТАНОВКА ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ МИКРОСВАРКИ И КОНТРОЛЯ СОЕДИНЕНИЯ(57) Изобретение относится к сварке, в частности к устройствам для ультразвуковой микросварки, и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов и элементов ми кроэлектрони ки.1 Яель изобретения - повышение достоверОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИ К АВТОРСКОМУ ЯО 154098 ности контроля качества микросварных соединений в процессе ультразвуковой сварки и расширение функциональных возможностей установки. На задней части держателя сварочной головки и хвостовике 29 ультразвукового преобразователя установлены контактный узел отключения ультразвуковых колебаний и пружинный регулятор усилия сжатия свариваемых деталей. Датчик линейных микроперемешений сварочного инструмента, выполненный в виде механотрона 24 со штоком, также установлен на держа. теле сварочной головки. Штырь 26 механотрона 24 взаимодействует посредством штока с хвостовиком 29 преобразователя. Хвостовик 29 вместе со сварочным инструментом имеет возможность врашения в центрах относительно держателя сварочной головки при касании деталей и нагружении сварочного электрода. Это позволяет контролировать процесс деформации деталей во время сварки без настройки системы измерений под высоту детали. 4 ил.Изобретение относится к сварке, в частности к установкам для ультразвуковой микросварки, и может найти применение в электронной технике, а именно при сборке полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение достоверности контроля качества соединений в процессе ультразвуковой сварки.На фиг. 1 показана установка, общий вид; на фиг, 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б - Б на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение В - В на фиг. 2.Установка для ультразвуковой микросварки и контроля соединений состоит из корпуса 1, оптического устройства 2, предметного стола 3, сварочной головки 4 с ультразвуковым (УЗ) преобразователем и сварочным электродом 5, генератора 6 УЗ-колебаний, механизма 7 вертикальных микроперемещений сварочной головки, состояшего из кронштейна 8, привода 9, шкива 10, гибкой связи 11, рычага 12, шкива 13, кривошипа 14, упора 15, рычага 16, вилки 17. В состав установки входят также привод 18 для отвода сварочной головки, регулируемый упор 19, рыцаг 20, регулировочный винт 21, датчик 22 линейного микроперемещения сварочного инструмента, состоящий из кронштейна 23, механотрона 24, панели 25 меха нотрона, штыря 26 (чувствительногоо элемента механотрона), сухаря 27, штока 28, хвостовик 29 УЗ преобразователя, крышка 30, подшипники 31, держатель 32 сварочной головки, центры 33, обоймы 34, подшипники 35, винты-центры 36, контактный узел 37 и пружинный регулятор усилия сжатия свариваемых деталей, состоягцие из винта 38 контактного, зажима 39, втулки 40, шайбы 41, гайки 42, контакта 43, лепестка 44, втулки 45, пружины 46, штифта 47, тяги 48, гайки 49, втулки 50, гайки 51 и лепестка 52 (фиг. 1 - 4). На корпусе 1 установлены предметный стол 3, оптическое устройство 2, генератор 6 УЗ колебаний, механизм 7 вертикальных перемещений сварочной головки, сварочная головка 4 с УЗ-преобразователем, привод 18 для отвода сварочной головки. На корпусе 1 шарнирно установлен рычаг 16 с закрепленной на нем в центрах вилкой 17, В винтах - центрах 36 вилки 17 закреплена сварочная головка 4. На корпусе 1 также закреплен кронштейн 8, на верхней части которого неподвижно установлен привод 9 со шкивом 10 для вертикальных перемешений сварочной головки 4, В центрах кронштейна 8 закреплен рычаг 12 со шкивом 13 и криво- шипом 14, на который своим упором 15 опирается свароцная головка 4, Рычаг 12 снабжен регулировочным винтом 21 для его 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 подъема и опускания. Шкивы 10 и 13 соединены гибкой связью 11 для передачи вращательного движения от привода 9 на кривошип 14. На корпусеустановлен привод 18 для отвода сварочной головки 4 в процессе формирования проволочных выводов. Привод 18 своим регулируемым кривошипом взаимодействует с регулируемым также упором 19, закрепленным на рычаге 16. Рычаг 20 служит для подъема рычага 12 при загрузке очередного свариваемого прибора (фиг. 1).Датчик 22 линейного микроперемешения сварочного инструмента установлен посредством кронштейна 23 на держателе 32 сварочной головки 4 таким образом, чтобы чувствительный элемент (штырь 26) механотрона 24 был расположен над хвостовиком 29 УЗ-преобразователя и взаимодействовал механически с помощью штока 28 и сухаря 27 с хвостовиком 29, который жестко соединен с УЗ-преобразователем и сварочным электродом 5, В качестве элемента 24 можно применить, например, мехаа нотро н 6 МХ 2 Б С УЗ.393002 ТУ ( фиг. 2 и 4); с помошью которого можно измерять микроперемешения в пределах +.100 мкм. Контактный узел 37 с регулятором усилия сжатия свариваемых деталей своими составными элементами расположены на задней части держателя 32 сварочной головки и на хвостовике 29 УЗ преобразователя. Винт 38 контактный, зажим 39, втулка 40, шайба 41, гайка 42, лепесток 52 контактного узла закреплены на держателе 32, а контакт 43, лепесток 44, втулка 45 - на хвостовике 29. Тяга 48, гайка 49, втулка 50, гайка 51 регулятора усилия сжатия свариваемых деталей установлены на держателе 32, а штифт 47- на хвостовике 29, Тяга 48 соединена пружиной 46 со штифтом 47, С помощью пружины 46 осуществляется касание винта 38 контактного с контактом 43 и сжатие свариваемых деталей (фиг. 4),Сварочная головка 4 вместе с держателем 32 и хвостовиком 29 с УЗ преобразователем и со сварочным электродом 5 имеет возможность вращения относительно вилки 17 посредством винтов-центров 36 и подшипников 35, Хвостовик 29 вместе с УЗ- преобразователем и сварочным электродом 5 имеет возможность врашения относительно держателя 32 посредством центров 33 и подшипников 31. Совместное врашение держателя 32 с хвостовиком 29 осуществляется потому, что они соединены между собой заодно в задней части посредством пружин 46. Этой пружиной 46 создается усилие сжатия свариваемых деталей. Регулировка величины сварочного давления осушествляется гайкой 49 (фиг. 3 и 4).Установка для ультразвуковой микросварки и контроля соединений работает следующим образом,После совмещения через оптическое устройство 2 привариваемого проводника с 5 контактной площадкой интегральной схемы сварочная головка 4 с УЗ-преобразователем и сварочным электродом 5 опускается с помощью механизма 7 вертикальных перемещений сварочной головки. Держатель 32 сварочной головки вместе с хвостовиком 29 (и со сварочным электродом 5) поворачивается в винтах-центрах 36 относительно вилки 17. При касании сварочным электродом 5 поверхности прива риваемой проволоки хвостовик 29 УЗ-преобразователя 15 останавливается, а держатель 32 продолжает проворачиваться, размыкая контактный узел 37 (разъединяются контакт 43 с винтом контактным 38) и растягивая пружину 46. Пружиной 46 создается усилие сжатия свариваемых деталей (через сварочный электрод 5). После размыкания контактов 43 и 38 контактного узла 37 начинается процесс УЗ-сварки. До касания сварочным элект родом 5 поверхности привариваемой проволоки шток 28 был неподвижным относи тельно держателя 32. В процессе УЗ-сварки сварочный электрод 5 перемещается вниз на величину деформации проводника при этом. Оптимальная величина этой деформации составляет 35 - 45 Я. Микроперемещение сварочного электрода 5 передается посредством рычага штоку 28, закрепленному на хвостовике 29, и соответственно штырю 26 механотрона 24. В это время на выходе механотрона 24 появляется электрический сигнал, линейно зависящий от микроперемещения штыря 26 (чувствительного элемента датчика) . Этот сигнал поступает на измерительную схему, усилитель (не показаны) . При достижении деформацией проводника оптимального значения (35 - 45 Я) подается сигнал на отключение УЗ-генератора 6 и на привод 18 для отвода сварочной головки 4. Если подложки, к которым приваривается проволока, различны по высоте в широких пределах (например, до 10 мм), то 45 это не отражается на измерении деформации проводников в предлагаемом устройстве (фиг. 4).Таким образом, независимо от уровня по высоте, при котором происходит касание сварочного инструмента с соединяемыми деталями, штырь 26 механотрона 24 находится постоянно в области, оптимальной для контроля деформации привариваемого проводника, что приводит к повышению качест. ва сварных соединений за счет стабилизации деформации присоединяемого проводника и не требует постоянной переналадки сварочной установки, что расширяет функциональные возможности.Установка повышает точность измерения величины деформации привариваемого проводника, что приводит к повышению качества сварных соединений за счет применения для измерений механотрона с диапазоном измерения перемещений 0 - 100 мкм, расширяет функциональные возможности за счет исключения частой переналадки установки, применяя шток 28, следящий постоянно за перемещением сварочного электрода 5 во время УЗ-сварки.Формула изобретенияУстановка для ультразвуковой микросвар. ки и контроля соединения, содержащая корпус, оптическое устройство, сварочную го. ловку, установленную в держателе и включающую ультразвуковой преобразователь и генератор ультразвуковых колебаний, механизм вертикальных перемещений сварочной головки, датчик перемещения сварочной головки, блок контроля деформации, соединенный с ультразвуковым генератором, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения достоверности контроля качества соединений в процессе ультразвуковой сварки, установка снабжена контактным узлом отключения ультразвуковых колебаний, пружинным регулятором усилия сжатия свариваемых деталей и датчиком линейного микроперемещения сварочного инструмента в виде механотрона, причем контактный узел и пружинный регулятор установлены на держателе сварочной головки и хвостовике ультразвукового преобразователя, датчик микроперемещения установлен на держателе сварочной головки и взаимодействует своим чувствительным элементом с хвостовиком ультразвукового преобразователя, имеющим возможность вращения относительно держателя сварочной головки при касании и сжатии сварочным электродом поверх. ности свариваемых деталей.1540986 В - д (подернуп 7 п) Чус НИИПИ Государственного комитета по изобре113035, Москва, Ж - 35, Ра Производственно-издательский комбинат Па Редактор Л. ЗайцевЗаказ 250 Составитель Г Техред И. Вер ираж 635 ютценковаКорректо Подписно тенияч и открытиямшская наб., д. 4 5 ент, г. Ужгород, ул. ри ГКНТ СССРГагарина,01