Автоматическая установка для присоединения проволочных выводов

 

Изобретение относится к оборудованию для микросварки, в частное-, тн к оборудованию для присоединения проволочных вьгаодов к различным полупроводниковым пгжборям. Целью изобретения является повышение производительности и качес 1 Ба проволочного монтажа полупроводниковых приборов . Сварочная головка 9 и привод 10 ее вертикального перемещения размещены на горизонтальной каретке, перемещаемой возвратно-поступатель ёмшЬ| | ч. С( но по оси, параллельной оси V. Механизм петлеобразопания 7, устанопле)ный с возможностью качания п вертикальной плоскости, параллельной плоскости качания сварочной головки 9, подпружинен относительно основания I и снабжен устройством контроля с упругим элементом и датчиком измерения его перемещения. Привод каретки и привод перемещения координатного стола 2 по оси Y выполнены с одинаковым шагом и установлены со смещением на пoJIOв tнy шага, а относительно ггривода неремошсния стола по оси X их таг увеличен вдвое. Повышение производительности достигается эя счет того, что при формировании перемычки относит ельное перемещение инструмента осуществляется двумя приводами одновременно, а точность позиционирования сохранена за счет установления приводов со смещением на половгшу щага. 1 з.п, ф-лы, II ил. с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСИИХ

РЕСПУБЛИН (!9! (11! (5!)5 В 3 К2 I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОЬЮ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (46) 30. 07. 90. Бвл. N 28 (21) 3863780/25-27 (22) 20.02.85 (72) В.Г.Сизов, В.А.Калачев, А.А.Гуляев и З.М.Сланинский (53) 621.791.44 (088.8) (56) Авторское снидетельстно СССР

II 1012504, кл..В 23 К 11/24, 1981.

Авторское свидетельстно СССР

И 1137669, кл.. В 73 К 31/02, 1983, (54) АВТО! !АТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ

ПРИСОЕД!П!ЕНИЯ ПРОВОЛОЧНЫХ ВЫВОДОВ (57) Изобретение относится к оборудованию для микросварки, н частнос-. ти к оборудованию для присоединения проволочных вынодов к различным полупронодниковьсм приборам, Целью изобретения является поньппение производительности и качества проволочного монтажа полупроводниковьсх приборов. Сварочная головка 9 и принод

10 ее вертикального перемещения размещены на горизонтальной каретке, перемещаемой иозвратно-поступвтельно по оси, параллельной оси >. !1еханизм петлеобраэс напил 7, установленный с возможностью качания н вертикальной плоскости> параллельной плоскости качания сварочной головки 9, подпружинен относительно основания I и снабжен устройством контроля с упругим элементом и датчиком измерения его перемещения ° Привод каретки и привод перемещения коорди" натного стола 2 по оси У ныполнены с одинаковым шагом и установлены со смещением на полонину шага, а относительно привода перемещения стола по оси Х их шаг увеличен вдвое. Повышение произнодитс:Ihl>ocTH достигает- Я ся эа счет того, что при формировании перемычки относи1ельное перемещение инструмента осуществляется двумя приводами одновременно, а точность позиционирования сохранена за счет устанонления принодон со смещением на полонину шага ° 1 э.п. ф-лы, !I ил.

1 l3

Изобретение относится к микросварке и может быть использовано в электронной промьппленности для присоединения пронолочных выводов K различным полупроводниковым приборам.

Целью изобретения является повышение производительности и качества проволочного монтажа полупронодниконых приборов.

На фиг.l показана установка, общий вид; на фиг.2 — то же, вид сверху; на фиг. 3 — то же, вид сбоку; на фиг. 4 — сварочная головка, главtIb1A пид; на фиг. 5 — то же, вид снерху; на фиг. 6 — то же, нкд сбоку; на фиг. 7 — механизм петлеобразования, главный вид; на фиг. 8 — то же, вид сверху, на фиг. 9 — то же, нид сбоку; на фиг. !0 — то же, вид А на фиг.9; на фиг. 11 - то же, вид Б на фиг ° 9 °

Автоматическая установка для присоединения пронолочпых выводов (см, фиг ° 1,2,3) содержит основание 1, многокоординатный стол 2 (например

4-координатный) с приводами 3,4,5,6 его перемещения соответственно по координатам f,Ч,Х,7.; механизм 7 петлеобразования, устройство 8 (см. фиг.8) контроля прочностных свойств, сварочную головку 9, привод 10 ее вертикального перемещения. Сварочная головка 9 и привод 10 ее вертикального перемещения закреплены на установлслной с Boзможностью возвратно-иосI тупательного переМещ. л горизонталь4.. ной каретке 11°.

Каретке 11 устанонлена в направляющих 12 и 13, закрепленных иа основании 1 с возможностью взаимодействия с приводом 14 горизонтального перемещения, смонтированном на основании 1, Причем привод 14 горизонтального перемещения каретки II обеспечивает ее перемещение строго параллельно оси Ч привода 4 перемещения координатного стола 2.

Привод. 4 перемещения координатного стола 2 и привод 14 горизонтального перемещения каретки I) выполнены с одинаковым шагом. Причем их шаг вдвое больше, чем шаг привода 5 (по оси Х) координатного стола 2.

Привод 14 каретки 11 установлен пгносительно привода 4 координатного стола 2 со смещением на половину шага.

Привод I5 вертикального перемещения механизма 7 петлеобраэования, 12869 г

55 а также оптическое устройство 16 эак реплены па основании

Сварочная толовка 9 состоит иэ плиты 17 (см.фиг.4,5,6) с неподвижными центрами 18 и 19, в которых установлен держатель 20 кикросварочного инструмента 21 и Г-образный кронштейн 22, На кронштейне 22 закреплены контах г 23 датчика (датчик находится в блоке управления) инструмент-изделие, губки 24, магнит 25 раэжима губок и магниты подачи 26 и обрыва 27 пронолоки, механизм 28 сварочного давления. Держатель 20 микроснарочного инструмента :21 под пружинен к контакту 23 датчика контакта инструмент-иэделие пружиной механизма 28 сварочного давления.

Губки 24 осуществляют подачу и обрыв проволоки, движение которым передается через подпружиненный рычаг от магнитов подачи 26 и обрыва 27. Привод 29 вертикального перемещения сварочной головки закреплен на плите 17 и осуществляет перемещение

Г-образного рычага 22, подпружиненного пружиной 30 к нему через толкатель 31 °

Иеханизм петлеобраэонания 7 (см. фиг. 7,8,9) включает кронштейн 32 с приводом 33 его качения в вертикальнои плоскости. На кронштейне 32 закреплен инструмент 34 формирования перемычки и магнит 35 подвода инструмента 34 формирования перемычки в рабочую зону. Кронштейн 32 установлен н горизонтальных центрах 36 и

37, которые расположены на основании 1. Ось центров 36 и 37 параллельна оси центров 18 и 19 снарочной головки. Качание кронштейна 32 осуществляется от привода 33 посредством толкателя 38. С корпусом привода ЗЗ кронштейн соединен пружиной 39.

На кронштейне 32 закреплены неподвижные вертикальные центры 40 и

41 (см,фиг. 7), в которых установлено с возможностью качания в горизонтальной плоскости устройство 8 контроля прочностных свойств перемычки, состоящее из Г-образного рычага 42, установленного в центрах

40 и 41 и подпружиненного к кронштейну 32 пружиной 43. На рычаге 42 закреплен упругий элемент 44 (см.фиг.9, l0, Il) на одном конце которого наклеены тенэометрические датчики

45, 46, 47, 48, Датчики 4, 46 наклеены на одной с;ороне упругого эле"

12869 4

25, иэнодит расчет скоростей и неличин

24 разжимают магнитом 25, магнит 26 подачи отключается, отводят губки

24 в нейтральное положение посредством рычага 52, и БУ выдает команду на отработку maroBblM двигателем приводов 4 координатного стопа, 14 горизонтального перемещения каретки

1 1, 10 нертикального перемещения сварочной головки, 6 вертl:кального

55 перемещения координатиог<: стола, 15 вертикального перемещенпл механизма петлеобразонания. При этом координат3 l3 мента 44, а датчики 47, 48 — на другой его стороне. Все четыре датчика соединены между собой по мостоной схеме °

Па другом конце упругого элемента 44 закреплен держатель 49, на котором установлен инструмент 34 формирования перемычки, УпругИй элемент выполпен иэ никель-бериллиевой бронзы толщиной 0,5 мм.

На рычаге 42 установлены упоры

50 и 51, ограничивающие перемещение упругого элемента 44.

Установка работает следующим образом.

Управление циклом установки, т.е. последовательность включений и выключений исполнительных механизмов и все вычисления производит блок управления (условно не показан).

Перед началом работы установки производят тарировку упругого элемента 44, т.е. опрев.ллют соответствие между раэностьк потенциалон мостовой схемы и грузом, подвешенным на инструменте форлшрованил.

После подачи прибора на координатный стол 2 (фнг, l ) оператор перемещает координатный стол с прибором с целью определения смещений, вызванных неточностью посадки кристалла, и заносит эти данные в блок управления (bY). Далее установка работает автоматически.

Блок управления на основании записанных данных смещения определяет координаты контактных площадок. По команде с блока управления координатный стол 2 под действием приводов

3,4 и 5 перемещает прибор по координатам P >. V, Х, добиваясь совпадения вертикальной оси микроснарочного инструмента 21 с вертикальной осью из центра первой контактной площадки корпуса прибора. При этом инструмент

34 формирования перемычки находится перед микросварочным инструментом 21, После прекращения движения координатного стола по команде с блока управления приводы 10 и 15 вертикального перемещения снарочной головки

В и механизма 7 петлеобразоваиия опускают держатель 20 микросварочного инструмента 21 с проволокой до соприкосновения с первой контактной площадкой, о чем сигнализирует контакт 23 датчика контакта инструмент5

20 иэделие блоку управления> и инструмент 34 ормировапил перемычки до рабочего положения (рабочее положение несколько пренышает уровень высоты перемычек),,Одновременно с началом движения приводов по команде блока управления нключаются магниты подачи 26 и обрыва 27 проволоки и магнит 35 подвода инструмента 34 формирования перемычки. При касании микроснарочным инструментом 21 контактной площадки держатель 20 остановится, а кронштейн

22 продолжает опускаться вниз, в результате чего размыкается контакт

23 датчика контакта инструмент-иэделие. После этого по команде с БУ шаговый двигатель привода 10 вертикального перемещения сварочной головки

8 прекращает движение и производит сварку путем подачи ультразвукового импульса микросварочному инструменту 21 через держатель 20, Во время выполнения сварки БУ проотработок.щаговых двигателей приводов: 4 координатного стола (перемещение координатного стола по координате Ч); 14 горизонтазп.ного перемещения каретки 11 (перемещение сварочной головки по координате V); 10 вертикального перемещения сварочной голонки (перемещение сварочной головки по координате Z); 6 вертикального перемещения координатного стола (перемещение по координате Z).

Расчет скоростей и отработок приводов производится так> чтобы вытягивание проволоки при,перемещении сварочного инструмента происходило под таким углом сС, чтобы"восле формирования перемычки углы при-основании перемычки у первого и второго сварных соединений были равны, а инструмент 34 формирования перемычки был в ее вершине.

После осущестнления сварки губки

5 !3 ный стол 2 днижется вправо, в сварочная головка 8 на каретке II днижется влево. Тем caMblM максимальное расстояние между контактной площадкой корпуса и контактной площадкой кристалла при формировании. перемычки отФ рабатынается днумя приводами с понышенной дискретностью, что и сокращает нремя нв формиронание.

Взаимное расположение приводов

4 и 14 (остановка каждого привода в середине шага другого) позволяет получить требуемую точность позициониронания.

Таким образом происходит нытягинание проволоки под заданным углом при этом к концу обработки микроснарочный инструмент 21 находится над контактной площадкой кристалла, а инструмент 34 формнронания перемычки — нв уровне йершины перемычки.

По команде БУ отключается магнит

35, под действием пружины 43 Г-образный рычаг 42 поворачивается н центрах 40,41 и инструмент 34 формиронания перемычки подходи1 под нее,После чего начинают опускать сварочную головку 9 посредстном привода 10, при этом происходит перегиб проволоки в нерингле перемычки через инструмент

34 ее формирования.

При касании микроснарочного инструмента 21 контактной площадки кристалла держатель 20 останавливается, а кронштейн 22 продолжает опускаться вниз, в результате чего разомкнется контакт 23 датчика контакта инструмент-изделие, По команде с БУ шагоный двигатель привода 10 вертикального перемещения сварочной головки

8 прекращает днижение. Сварку производят путем подачи ультрвэнукового импульса микроснарочному инструменту 21 через держатель 20. ПоСле ныполнения сварки по команде с БУ магнит 25 зажимает губки 24, и выключается магнит 27 обрыва проволоки, под действием йружины 53 рычаг 52 понорачинает губки 24, тем самым обрывают,пронолоку после второй сварки.

Далее БУ выдает команду шагоному двигателю привода 1О вертикального перемещения сварочной головки 8 на подъем микроснврочного инструмента и одновременно приводу. 4 вертикаль1 ного перемещения координатного стола

2 на отработку нниэ.

При этом, твк как инструмент 34 формирования перемычки на рднтся н

5S ет с мостовой схемы, образованной тенэометрами 45, 46, 47, 48, изменение разности потенциалон, вызванное иэгибом упругого элемента 44.

Об изменении величин усилия нагру" кения проволочной перемычки судят по изменению разности потенциалон мостовой схемы.

Нагружение проволочной перемычки проиэнодят до технологически заданной неличины Р,, В момент достижения усилил Рг ца перемычке н БУ поступает соотнетстнующвя величина разности потенцивлон с тенэометричесКого коста, После чего БУ вьц ает команду на прекращение движения привода 6 и:выдержку перемычки усилием Р, н течение

50 мс. Во время этой ныдержки БУ про" изводит опрос тенэометрическбго моста ° Если зарегистрировано резкое изменение разности потенциалов, то, значит, перемычка не выдержала усилия Р,, т.е. перемычка оборвалась, Если же изменение разности потенциалон тенэометрического моста не эарегистриронано, то, значит, перемычка обладает достаточными,прочностными качестнами.

Поэтому, если перемычка не ныдерmana требуемой нагрузки, БУ выдает команду приводу 15 вертикального перемещения механизма 7 петлеобрвэонвния на отработку вверх до рабочего положения и приводу 6 координатного стола 2 на отработку в исходное положение. Одновременно БУ выдает команду выключить магнит 35 поднода инструмента 34 формирования перемычки.

Инструмент формирования под дейстнием пружины 43 понорачинается в центрах 40, 41 и выходит из-под перемычКНг Прибор снимают с координатного стола 2, и после установки нового прибора цикл работы повторяется.

Прн нагружении перемычки до технологически заданной величины Р, БУ снимает с тенэометрического моста изменение разности потенциалон после перемещения координатного стола

12869 6 ее вершине, то происходит нэгиб упругого элемента 44, тем самым нагружают проволочную перемычку. Так как перемычка сформирована с одинакоными углами при основании, то каждое сварное соединение н перемычке нагружается одинаковым усилием.

При опускании приводом 6 координатного стола 2 с прибором БУ снима1312869 8 формула изобретения °

sa 1ис вниз. Пока нагружение перемычки произноднтся н зоне упругих деформаций, то приращение усилия нагружсния (изменение разности потенциалов) постоянно. Если величина приращения изменяется, то перемещение координатного стола 2 по команде с БУ прекращается независимо от того, достигло усилие нагружения перемычки величины Р, или нет. Далее 10 инструмент 34 формиронания перемычки выводят из-под перемычки.

Если же перемычка ныдержала требуемую нагрузку.Р, то БУ выдает команду приводу 4 координатного стола 15

2 на отработку и исходное положенке.

После чего магнит 35 подвода инструмента 34. формирования перемычки ныключают. Инструмент формкрования под действием пружины 43 понорачива- 20 ется н центрах 40, 41 и выходит нзпод перемычки, однонременно БУ выда-, ет команду приводу !1 нертикального перемещения механизма 7 петлеобраэонания на отработку н рабочее положение и приводу 14 горизонтального перемещсния каретки 11 н исходное положение (инструмент 34 А ормирования перемычки возвращают под рабочую площадку иикроснарочного инструмента. 30

По команде с БУ координатный стол

2 под действием .лринодон 3,4,5 перемещает прибор по координатам O,V,Х,. добиваясь совладения вертикальной оси микроснарочного инструмента 2) с вертикальной осью из центра второй контактной площадки корпуса прибора, Далее цикл формирования проволочных перемычек и контроля их прочностных свойств повторяется. 40

1.,Автоматическая установка для присоединения проволочных выводов, содержащая смонтированные на основании многокоординатный стол с приводами, сварочную головку с возмсикностью перемещения в направлении стола н.механизм петлеобразовання, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения производительности и качества проволочного монтажа полупроводниковых приборов, установка снабжена смонтированной на основании с воэможностью возвратно-поступательного перемещения параллельно перемещению координатного стола кареткой, на которой размещены сварочная головка и привод ее перемещения в направленни стола, механизм петлеобразовання снабжен устройством контроля, установлен на основании с возможностью качания в плоскости, параллельной плоскости качания сварочной головки, и подпружинен относительно основания, при этом приводы перемещения каретки и координатного стола — в одном направлении выполнены с одинаковым maгом и установлены со смещением на половину шага, в шаг привода перемещения координатного стола в направ ленин, перпендикулярном указанному, вдвое меньше.

2. Установка по и 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что устройство контроля выполнено в виде упругого элемента с датчиком .измерения его перемещенния.

1312869 а7иг.1

Фиг.2

1312869!

312869

1312869

i 312869

1312869

ЕыР b

Вид 4

Составитель Л.Назарова

Техред Л.Олийнык

Редактор О. Стенина

Корректор Е.Рошко

Тираж 636 Подписное

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 2491

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Хжгород, ул.11рс ектная, 4