Устройство для монтажа проволочных перемычек

 

Изобретение относится к области сварки и может быть использовано при производстве электронных изделий, в частности для присоединения проволочных выводов к полупроводниковым приборам и интегральным схемам. Цель изобретения - повышение выхода годных изделий путем контроля процесса формообразования проволочных перемычек . При подъеме инструмента проволока 9 сматывается с катушки 8 и приводит во вращение ролики 17 и 19. Одновременно с роликами вращение получает измерительный диск 18, жестко соединенньш с роликом 17. В случае неприварки первой сварки или обрыва проволоки в момент подъема инструмента перемещения проволоки 9 не происходит , соответственно измерительный диск 18 не поворачивается, а датчик 6 не вьщает сигнал. 1 з.п, ф-лы, 8 ил. (О (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!) 4 В 23 К 31/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ фиг. 2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4036178/25-27 (22) 10.03.86 (46) 15.10.88. Бюл. ¹ 38 (72) Э.Г.Сиваков, Я.Н.Мистейко, Н.В.Садовский и С.И.!Чуньков (53) 621.793.037 (088.8) (56) Патент COIA ¹ 4205773, кл. 228/45, 1980.

Патент США - 4213556, кл. 228/104, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОНТАЖА ПРОВОЛОЧНЫХ ПЕРЕМЫЧЕК (57) Изобретение относится к области сварки и может быть использовано при производстве электронных изделий, в частности для присоединения прово„„Я0„„1430214 А 1 лочных выводов к полупроводниковым приборам и интегральным схемам. Цель изобретения — повышение выхода годных иэделий путем контроля процесса формообразования проволочных перемычек. При подъеме инструмента проволока 9 сматывается с катушки 8 и приводит во вращение ролики 17 и 19. Одновременно с роликами вращение получает измерительный диск 18, жестко соединенный с роликом 17. В случае неприварки первой сварки или обрыва проволоки в момент подъема инструмента перемещения проволоки 9 не происходит, соответственно измерительный диск 18 не поворачивается, а датчик 6 Я не выдает сигнал. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

1430214

Изобретение относится к сварке и может быть использовано при производстве электронных изделий, в частности для присоединения проволочных выводов к полупроводниковым приборам и интегральным схемам.

Целью изобретения является повышение выхода годных изделий путем контроля процесса формообразования проволочных перемычек.

На фиг.1 приведено устройство, общий вид на фиг.? — измерительное устройство длины подачи проволоки; на фиг.3 — то же, вид сверху; на 15 фиг.4 — датчик, общий вид; на фиг.5 и 6 -схемы установки датчика относительно измерительного диска; на фиг.7 — схема соединений чувствительных (индуктивных) элементов датчика; 20 на фиг.8 — структурная схема системы управления.

Устройство для монтажа проволочных перемычек (фиг.1) содержит станину 1, корпус 2, на котором смонтиро- 25 наны сварочная головка 3, механизм 4 подачи и отрыва проволоки и механизм измерения длины проволочной перемычки, состоящий из измерителя 5 и датчика 6, механизм 7 вертикальных пере- 30 мещений сварочной головки, катушку

8 с проволокой 9, предметный столик 10, систему 11 управления, причем первый выход системы 11 управления соединен с механизмом 7 вертикальных перемещений сварочной головки, второй выход — со сварочной головкой 3, третий выход — с механизмом 4 подачи и отрыва проволоки, первый вход соединен с внешней схемой 40 запуска (не показана), второй — с датчиком 12 касания, третий и чет вертый — с внешней ЗВМ, а пятый — с датчиком 6 устройства измерения, Корпус 2, несущий сварочную голов- 45 ку 3 с инструментом 13, соединен с механизмом 7 вертикальных перемещений сварочной головки через упругий элемент 14 и ограничительный упор датчика 14 касания. Последний изолирован и выполняет одновременно функции электромеханического датчикакасания, Измеритель 5 (фиг,2 и 3) состоит из корпуса 15, в котором на подшипниках 16 установлен Ролик 17 с закрепленным на его оси измерительным диском 18, ролика 19, установленного с возможностью вращения на плоской пружине 20, контактирующей с регулируемым упором 21, который Регулирует усилие прижатия проволоки 9 между роликами 17 и 19.

Датчик 6 (фиг.4) состоит из трех катушек 22-24 индуктивности и катушки 25 связи, намотаннь|х на трех ферритовых сердечниках ?6, которые установлены в полом цилиндрическом корпусе 27. Выводы катушек индуктивности и связи распаяны на три контак а 28 по схеме, приведенной на фиг.7, при этом катушки 22, 23 и 24 соединены параллельно, а катушка 25 намотана на одном из сердечников 26 и соединена с любой из катушек 22, 23 и 24. Датчик 6 установлен в измерителе 5 с зазором Е относительно измерительного диска 18 (см. фиг.6) перпендикулярно оси его вращения. Величина зазора Е, равного 0,003-0,1мм (зависит от чувствительности индуктивных элементов), устанавливается подвижкой корпуса 27 датчика в отверстии корпуса 15 измерителя. Индуктивные катушки ?2, 23 и 24 расположены в одной плоскости А (фиг.5) о под углом oL, равным 15-30 (зависит от конструктивных размеров), к оси вращения измерительного диска. Угол

oL образуется путем поворота датчика 6 в отверстии корпуса 15.

Измерительный диск 18 имеет равномерно расположенные по окружности выступы Б (фиг.5 и 6). Шаг расположения выступов зависит от конструктивных .особенностей устройства измерения и может быть определен по формуле

= nki, где и — количество чувствительных элементов датчика; i — отношение диаметра измерительного диска к диаметру ролика; k — дискретность отсчета (зависит от конструкции), kH-з1по ., где d — диаметр рабочей soны чувствительности элемента, Ы.— угол наклона плоскости расположения чувствительных элементов к оси вращения измерительного диска.

Механизм 7 вертикальных перемещений сварочной головки (фиг.1) выполнен в виде каретки 29 с приводом от шагового двигателя, несущей механизм 30 нагружения и ограничительный упор датчика 12 касания.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы проволока 9 (фиг.2) из катушки 8 пропускается в направляющее отверстие В корпуса 15

143 через ролики 17 и 19 и далее через зажимные губки 31 меха»»изма 4 подачи в капилляр инструмента 13, Устанавливаются необходимые режимы первой и второй сварки,.исходя из конкретных требований.

Устройство может быть использовано как в полуавтоматических, так и в автоматических установках, При 10 этом перед началом выполнения разварки в установку вводится информация об отимапьной длине перемычек, Опти мальная длина определяется как произведение расстояния между точками сварки (первой и второй) на коэффициент К формы петли", который зависит от технологических требований монтажа и типа прибора и, как правило, равен К = 1,2- 1,5. 20

После проведения предварительного этапа работ — ввода необходимых дан— ных — установление режимов сварки производится совмещением инструмента с местом первой сварки (вручную или 25 автоматически). От внешнего запуска сигнал поступает на первый вход системы 11 управления. По команде с первого выхода включается привод механизма 7 вертикальных перемещений сва- 30 рочной головки, который опускает каретку 29 с корпусом ? и сварочной головкой 3 на первую сварку. В момент касания инструмента 13 с контактной площадкой изделия сварочная головка 3 начинает поворачиваться вок35 руг r oðèçîíòàëüíoé оси упругого элемента 14, при этом корпус 2 своим выступом Г отрывается от упора 12 и

° \ с вступает в контакт с механизмом 30 нагружения. Система 11 управления по образованию зазора между выступом

Г корпуса 2 и упором 12 (разрыв цепи) через второй вход фиксирует касание, прекращает работу шагового

45 двигателя привода механизма 7 вертикальных перемещений сварочной головки и через второй выход с определенной задержкой (задержка имеет регулировку и ее величина выбирается в зависимости от конкретных материалов и условий сварки) подает возбуждающее напряжение на сварочную головку для производства сварки.

По окончании первой сварки система 11 управления с первого выхода подает сигнал на включение шагового двигателя привода механизма 7 вертикальных перемещений сварочной голов0214

4 ки для подъема инструмента 13 от места сварк»». В момент подъема инструмента 13 в случае приварки nepRo?t точки проволочка 9 начинает сматываться с катушки 8 и приводит во вращение ролики 17 и 19 (фиг.2 и 3).

Вращение роликов осуществляется за счет сил трения, создаваемых плоской пружиной 20 между роликами и проволокой. Одновременно получает вращение и измерительный диск 18, жестко соединенный с роликом 17. При подходе выступа Б к любой из катушек 22, 23 и ?4 индуктивности датчик 6 через катушку 25 связи выдает сигнал, указывающий на то, что первая сварка выполнена и прочность ее на отрыв не ниже заданной. Минимальное усилие отрыва устанавливается регулировкой усилия сжатия роликов 17 и 19 при помощи регулируемого упора 21. В случае неприварки первой сварки или обрыва проволоки в момент подъема инструмента 13 (по причине сильной деформации места сварки) перемещения проволоки 9 не происходит, диск 18 не поворачивается, а датчик 6 не выдает сигнала. Сигнал от датчика 6 цоступает на пятый вход системы 11 управления, которая дает команду на продолжение цикла.

Для образования перемычки ("петли ) предметный столик 10 перемещает изделие к месту второй сварки (это перемещение в полуавтоматических установках выполняют вручную с помощью манипулятора пантографного типа).

В процессе перемещения изделия, закрепленного на предметном столике, происходит вытягивание проволоки 9 из капилляра инструмента 13 (подача проволоки на длину перемычки). При этом движение проволоки 9 вызывает вращение роликов 17 и 19 и измерительного диска 18. Выступы Б измерительного диска проходят зоны действия катушек ?2, 23 и 24 индуктивности и сигналы от датчика 6 в виде импульсов поступают на пятый вход системы

11 управления, где они суммируются и сравниваются с заданным (расчетным) количеством на данную перемычку ("петлю"). При выходе инструмента 13 на место второй сварки и равенстве расчетной длины (выраженной в импульсах) поданной проволочк» . и фактически измеренной в процессе перемещения система 11 управления чс pc з т ервый выход

1430214 коммутирует обмотки шагового двигателя привода механизма 7 вертикальных перемещений сварочной головки, сварочная головка 3 с инструментом 13 опускается на место второй сварки, и производится сварка второй точки . перемычки. В случае неравенства расчетной длины подачи проволоки и фактически измеренной система 11 управления не выдает команду на запуск привода механизма 7 вертикальных перемещений сварочной головки и установка таким образом останавливается для внесения корректив или устранения 15 неполадок.

По окончании второй сварки систе1 ма 11 управления с первого выхода коммутирует обмотки шагового привода механизма 7 перемещений сварочной го" 20 ловки для обеспечения под .ема инструмента от места второй сварки. На высоте подъема, равного одному импульсу от датчика 6 измерительного устройства, система 11 управления через третий выход выдает команду на механизм 4 подачи и отрыва, губки 31 которого зажимают проволочку и отрывают ее от места второй сварки. При этом контролируется наличие и прочность сварки второго присоединения аналогично сварке. первой точки перемычки.

Сварочная головка 3 с инструментом 13 возвращается в исходное положение, производится подача проволоч35 ки под инструмент механизмом 4 подачи и отрыва и устройство готово к выполнению очередной перемычки.

Процесс выполнения асех последую 40 щих перемычек на изделии аналогичен вышеописанному.

Система 11 управления (фиг.8) содержит четыре элемента И 3?-35, вычитающий счетчик 36, суммирующий 45 счетчик 37, реверсивный счетчик 38, коммутатор 39 фаз, элемент 40 задержки, ультразвуковой генератор 41, два элемента ИЛИ 42 и 43, три RSтриггера 44, 45 и 46, регистр 47, управляемый генератор 48, компаратор

49, программатор 50. Первым входом системы t1 управления является параллельно соединенные R-вход первого триггера 44 и второй вход второго элемента ИЛИ 43, вторым — второй вход55 первой схемы И 32, третьим — первый вход регистра 47, четвертым — второй вход регистра 47, пятым — суммирующим вход суммирующего счетчика 37.

Выход второго элемента ИЛИ 43 подключен к первому входу второго элемента И 33, выход которого подключен к R-входу второго триггера

45, выход которого подключен к управляющему входу генератора 48, выход которого связан с вторыми входами третьего и четвертого элементов И

34, 35 и с первым входом первого элемента И 32. Выход третьего элемента И 34, подключен к вычитающим входам реверсивного счетчика 38 и коммутатора фаз 32. Выход четвертого элемента И 35 подключен к суммирующим входам реверсивного счетчика

38 и коммутатора 39 фаз, выход которого является первым выходом системы 11 управления. Выход реверсивного" счетчика 38 подключен к первому входу первого элемента ИЛИ 42, выход которого подключен к S-входу второго триггера 45. Выход первого элемента И 32 подключен к вычитающему входу счетчика 36, выход которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ 42 и к входу элемента 40 задержки. Выходы программатора

50 соединены с входами вычитающего счетчика 36. Выход элемента 40 задержки подключен к входу ультразвукового генератора 41, первый выход которого подключен к параллельно-соединенным

S-входам первого 44 и третьего 46 триггеров (выход последнего является третьим выходом системы 11 управления) и первому входу третьего элемента ИЛИ 43, а второй выход ультразвукового генератора 41 является вторым выходом системы 11 управления.

Первый и второй выходы первого триггера 44 подключены соответственно к первому входу третьего элемента И 34 и к первому входу четвертого элемента И 35. Информационные входы суммирующего счетчика 37 подключены к входам "А" компаратора 49, первый выход которого подключен к второму входу второго элемента И 33, второй выход — к R-входу третьего триггера

46, выход которого является третьим выходом системы 11 управления. Выходы регистра 47 соединены с входами "В" компаратора 49.

Система управления работает следующим образом.

1430214

На первый .вход системы 11 управления поступает импульс внешнего запуска, который через второй элемент

ИЛИ 43 второй элемент И 33 устанавФ

5 линает на выходе второго триггера 45

"1", которая поступает на управляющий вход генератора 48, который начинает генерировать импульсы для рабо-, 1 ты коммутатора 39 фаз и счетчика 38 импульсов. Коммутатор 39 фаз коммутирует свои выходы в последовательности

"12-23-34-41-12", либо в последовательности "41-34-23-12-41" н зависимости от состояния первого триггера

44, выходы которого подключены к первым входам элементов И 34 и 35, управляющих коммутатором 39 фаз и реверсивным счетчиком 38. В данном случае на первом выходе первого тригге- 2р ра 44 — состояние "О", а на втором выходе его — состояние "1", установленные импульсом внешнего запуска.

Импульсы с выхода управляемого генератора 48 поступают на суммирую- 25 щий вход реверсинного счетчика 38 и коммутатора 39 фаз через элемент И 35, Коммутатор 39 фаз коммутирует свои выходы н последовательности

"12-23-34-41-12...". В реверсивном 3р счетчике 38 происходит суммирование импульсов, поступающих с генератора

48. В момент касания инструмента 13 (фиг.1) контактной площадки изделия на второй вход системы 11 управления

35 с датчика 12 поступает сигнал касания, который разрешает прохождение импульсов управляемого генератора 48 (фиг.8) через первый элемент И 32 на вход вычитающего счетчика 36. При вычитании из счетчика 36 количества импульсов, заданных программатором

50 с выхода заема счетчика 36 отрицательный импульс поступает через второй вход первого элемента ИЛИ 42 45 на S-вход второго триггера .45 и перебрасывает его в состояние "0", останавливая тем самым работу генератора

48, реверсивного счетчика 38 и коммутатора 39 Фаз, KPoMe To o TOT Ee 5р отрицательный импульс с выхода заема счетчика 36, проходя через элемент

40 задержки, поступает на управляющий вход УЗ-генератора 41, что вызывает появление УЗ-колебаний на выходе

УЗ-генератора 41 и, следовательно, 55 втором выходе системы 11 управления.

По истечении времени, определяемого устройством самого УЗ-генератора 41, на втором его выходе и, следовательно, на втором выходе системы 11 vII ранления прекращается процесс возбуждения УЗ-колебаний. УЗ-генератор 41 переключается для работы во втором режиме (т.е. с другими параметрами возбуждения УЗ-колебаний и другой продолжительностью, установленными перед началом работы), а на первом выходе УЗ-генератора 41 вырабатывается отрицательный. импульс, который поступая на S-вход третьего триггера 46, устанавливает на его выходе состояние 0". Этот же импульс с первого выхода УЗ-генератора 41, поступая на первый вход второго элемента

ИЛИ 43 и через второй элемент И 33 на R âõîä второго триггера 45, устанавливает на выходе последнего "1", которая поступает на управляющий вход генератора 48 и разрешает его работу, генератор 48 начинает генерировать. импульсы, Этот же импульс с первого выхода УЗ-генератора 41 поступает на S-вход первого триггера 44 и устанавливает на его первом выходе состояние "1", а на втором выходе состояние "0"1, запрещая тем самым прохождение импульсон от управляющего генератора 48 через четвертый элемент И 35 на суммирующие входы счетчика 38 и коммутатора

39 фаз и разрешая прохождение этих же импульсов на вычитающие входы счетчика 38 и коммутатора 39 Aas через третий элемент И 34. Коммутатор 39 фаз коммутирует свои выходы в последовательности "41-34-23— 12 — 41", а счетчик 38 работает в режиме вычитания, с приходом каждого импульса уменьшая свой код на единицу. По мере работы счетчика 38 код на его выходе уменьшается до нуля, после чего на выходе заема счетчика

38 вырабатывается отрицательный импульс, который поступает через первый элемент ИЛИ 42 íà S-вход второго триггера 45 и устанавливает на его выходе состояние "О", тем самым останавливая работу генератора 48, счетчика 38 и коммутатора 39 Aas.

В регистр 47 по первому входу, являющемуся третьим входом системы 11 управления, от внешней ЭВМ заносится в импульсах рассчитанная длина перемычки. Занесение в регистр 47 производится управляющим сисгналом от внешней ЭВМ, поступающим на вто9 14302 рой вход регистра 47, являющийся четвертым входом системы 11 управления.

С момента работы коммутатора .39 фаз в последовательности "41-34-23tl

-12-41 на вход суммирующего счетчика 37, .являющийся пятым входом системы 11 управления, начинают поступать импульсы от датчика 6 измерителя 5, увеличивая код счетчика 37.

По мере работы счетчика. 37 код на его выходе и, следовательно, на входах "А" компаратора 49 становится равным коду, выставленному на регистре 47 и поступающему на его входы "В", после чего на первом выходе компаратора 49 появляется "1", которая поступает на второй вход второго элемента И 33 и тем самым разрешает прохождение сигнала внешнего 2р запуска на R-вход второго триггера 45.

Работа системы 11 управления после прихода второго импульса внешнего запуска на первый вход системы управления аналогична вьш еописанному за 25 исключением того, что, если с первого выхода компаратора 49 на второй вход второго элемента И 33 не поступает

"1", то запуска системы 11 управления не происходит. Если же с первого вы- 3р хода компаратора 49 на второй вход второго элемента И 33 поступает "1", то импульс внешнего запуска проходит на R-вход второго триггера 45 и запускает генератор 48, импульсы которого через третий элемент проходят на коммутатор 39 фаз и счетчик 38.

После второй сварки на пятый вход системы 11 управления начинают проходить импульсы от датчика 6 измери- 40 тельного устройства 5 на суммирующий счетчик 37. По приходе первого после второй сварки импульса код на выходе счетчика 37, соответственно, и на. входе "А" коммутатора 49 увеличивает4 ся на единицу и на втором выходе компаратора 49 появляется сигнал "1", который поступает на Р.-вход третьего

" триггера 46 и устанавливает на его выходе, являющемся третьим выходом

14 1О системы 11 управления, сигнал "1" включающий механизм 4 подачи и отрыва.

Использование предлагаемого устройства для монтажа проволочных перемычек микросхем позволяет стабилизировать процесс формообразования перемычки за счет контроля заданной длины подачи проволоки и прочности присоединения, что способствует повышению выхода годных изделий и повышению качества сборки микросхем.

Формула изобретения

1. Устройство для монтажа проволочных перемычек, включающее станину, сварочную головку с механизмом подачи и отрыва проволоки, механизм вертикальных перемещений сварочной головки, катушку с проволокой, предметный столик и систему управления, отличающееся тем, что, с целью повышения выхода годных изделий путем контроля процесса формообразования перемычки, устройство снабжено механизмом измерения длины проволочной перемычки, выполненным в виде установленных на сварочной головке двух роликов, один из которых размещен с возможностью регу- лирования усилия контактирования с проволокой, а другой снабжен измерительным диском с расположенными по его окружности выступами, и датчика, выполненного в виде по меньшей мере трех соединенных параллельно катушек индуктивности на ферритных сердечниках, закрепленных на корпусе в одной плоскости под углом 15-30 к оси измерителя.

2, Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что шаг выступов измерительного диска t определяют из соотношения t = п k i, где

k — - дискретность отсчета; п — количество катушек индуктивности; отношение диаметра измерительного, диска к диаметру ролика.

14302<4

14Ç0214

1430? 14 фиг. 7

Составитель Н.Тютченкова

Техред Л. Сердюкова

Корректор М. Васильева

Редактор И.Рыбченко

Заказ 5187/14

Тираж 922

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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