Инструмент для ультразвуковой микросварки

 

Изобретение относится к сварке с Использованием ультразвуковых колебаний . Инструмент позволяет повысить качество 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 быть расположены симметрично или асимметрично продольной плоскости симметрии инструмента, могут быть смещены друг относительно друга на шаг или выполш нены взаимно пересекающимися. 5 з.п. ел ф-лы. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (È1 (50 4 В 23 К 20/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТНРЫТИЙ (21) 3915736/25-27 (22) 24.06.85 (46) 15. 12.86. Бюл. N- 46 (72) В.А.Лавров, Ю.И.Калинин и Г.Ф.Веденеев (53) 621.791. 16(088.8) (56) Калинин Ю.И. и др. Выбор оптимального рабочего профиля контактирующей части инструмента для ультразвуковой сварки. — Электронная техника, 1974, вып. 4(62), сер.7, с.102.

Авторское свидетельство СССР

Ф 990458, кл. В 23 К 20/10, 1981.

Грачев А.A. и др. Ультразвуковая микросварка. M., 1977, с.84. (54) ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ

МИКРОСВАРКИ (57) Изобретение относится к сварке с использованием ультразвуковых колебаний. Инструмент позволяет повысить качество 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 быть расположены симметрично или асимметрично продольной плоскости симметрии инструмента, могут быть смещены друг оТносительно друга на шаг или выполнены взаимно пересекающимися. 5 з.п. ф-лы. 6 ил.

12 76464

Изобретение относится к сварке с использованием ультразвуковыхколебаний, в частности к микросварочному инструменту для приварки провопочных выводов к контактным площадкам ограниченных размеров полупроводниковых приборов.

Целью изобретения является повышение качества и надежности сварного соединения и снижение износа инструмента.

На фиг. 1 показан предлагаемый инструмент, вид спереди; на фиг.2 — то же, вид сбоку (инструмент с симметрично расположенными выемками на вогнутом торце); на фиг.3 — рабочий торец с симметричным расположением выемок, вид снизу; на фиг ° 4 — рабочий торец с симметричными и пересекающимися выемками, вид снизу; на фиг.5 — рабочий торец с симметричными, наклонными и асимметричными выемками, вид снизу; на фиг.6 — сварное соединение, общий вид.

Инструмент содержит стержень 1, в котором выполнено наклонное отверстие 2 для подачи проволоки 3 под рабочий торец 4, который в зависимости от требований к сварному соединению может иметь вогнутую, плоскую или другую 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 или другой формы и поперечном сечении, которое увеличивается от 0 (у плоскости симметрии) до максимума на сторонах торца 4. Выемки наклонены от плоскости симметрии к периферии под углом d- к рабочему торцу, который о составляет 3-12

На рабочем торце 4 выемки 5 могут быть расположены под углом =45-90 к продольной плоскости симметрии инструмента, а расстояние Я от плоскости симметрии до начала выемки составляет (0,05-0,3) do (где d — диаметр отверстия под проволоку), причем противолежащие выемки, расположенные о 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.

l0

По конструктивным соображениям, а также в зависимости от предъявляемых к инструменту требования выемки могут быть расположены или в центре рабочего торца, или ближе к его сторонам, перпендикулярным плоскости симметрии.

Устройство работает следующим образом.

Проволока 3 механизмом подачи через направляющее отверстие 2 подается под рабочий торец 4 инструмента. При дальнейшем 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 заполняет выемки, причем прирост физического контакта за счет увеличивающегося к периферии сечения выемок происходит более энергично, чем в известных конструкциях, и значительно эффективнее, чем на участке проволока — контактная площадка. В результате этого исключается проскальзывание инструмента в направлении приложения ультразвуковых колебаний, что резко сокращает адгезию проволоки к инструменту и износ инструмента. Далее процесс образования соединения протекает уже только на границе проволока — контактная площадка иэделия, затрачивая при этом значительно меньше (на 25-35X) акустической энергии и времени на образование сварного соединения. Сварное соединение с данным инструментом получается по всей зоне контактирования. Наиболее плотное расположение зон схватывания для описываемого инструмента наблюдается в центральной зоне и с некоторым ослаблением плотности к периферии. По окончании первой сварки инструмент совместно с акустической системой перемещают к месту второй сварки. Производится очередное 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 g = (0,050,3)d

3 1276

Повьш ение качества и надежности сварного 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 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 плоскости2 о торца составляет 3-f2

О

Угол 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- З5 кения и несколько ослабляет сварное . соединение в периферийных областях соединения.

По конструктивным соображениям, а также, например, для центрирования 40 проволоки от периферии к центру выемки к продольной оси симметрии могут быть расположены под углом, отО личным от 90, например под углом

45 или,б0 и симметрично. В этом случае грани выемок будут стремиться переместить проволоку к центру площадки.

Для уменьшения длины сварного сое->О 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 4 равным (0,05-0,3)d.. Чем меньше расстояние между началом выемки, тем эффективнее связь проволоки и инструмента (для случая, когда выемки симметричны). Чем больше перекрытие

>0,3d (в случае асимметричного расположения), тем эффективнее связь инструмента и проволоки, но появляются зоны в местах перекрытия, которые отрицательно сказываются на ллотности образования зон схватывания, следовательно, несколько уменьшается площадь соединения.

Указанный инструмент удобен в энсплуатации, значительно проще в изготовлении, позволяет расширить допуск на взаимное расположение отверстия и рабочей части вместо 3 мкм до 10 мкм.

Качество и стабильность сварного соединения возросли, стойкость инструмента повысилась.

При испытаниях в лабораторных условиях на автоматических системах сварки не замечена адгезия проволоки на рабочем торце (наличие адгезии составляет серьезную техническую проблему).

Кроме того, существенно сокращаются мощности вводимой ультразвуковой энергии и время сварки. Инструмент позволяет снизить трудоемкость обслуживания микросварочного оборудования.

Формула изобретения

f 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 шийся 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=(0,050,3)d где d — диаметр бокового отверстия под проволоку, при этом угол при вершине выемки равен 3-12

2. Инструмент по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что угол наклона выемок к продольной плоскости симметрии равен 45-90

3. Инструмент по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что выемки расположены симметрично продольной плоскости симметрии инструмента.

1216464

4. Инструмент по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что выемки расположены асимметрично продольной плоскости симметрии инструмента.

5. Инструмент по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что выполненные по обе стороны от плоскости симметрии выемки смещены друг относительно друга на шаг, а их вершины расположены по другую сторону продольной

Ф плоскости симметрии.

6. Инструмент по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что выемки выполнены попарно пересекающимися.

1216464

Составитель Н.Тютченкова

Редактор М.Бандура Техред Л.Олейник Корректор Т.Колб

Заказ 6618/10

Тираж 1001 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4