Устройство для сварки давлением

 

Изобретение относится к сварке при производстве электронных приборов, в частности к оборудованию для сборки полупроводниковых приборов и интегральных схем. Цель изобретения - повышение качества сварных соединений путем стабилизации диаметра сплавленного шарика. Устройство содержит сварочную головку, состаящую из корпуса и подпружиненного рычага с инструментом, механизм вертикальных перемещений сварочной головки с шаговым приводом, датчик линейных перемещений, состоящий из преобразователя Холла и постоянного магнита, зажимные губки с электромагнитным приводом, катушку с проволокой, блок управления, первый делитель напряжения, последовательно соединенные, фильтр высоких частот и первый компаратор, а также второй компаратор и второй делитель напряжения. Блок управления координирует работу исполнительных элементов устройства, обеспечивая стабилизацию длины проволоки под инструментом после выполнения сварки. 2 ил.

сОюз СОВетсних социдлистичесних

1 КСПУЬЛИН (ц) <В 23 К 20/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСВ ГВУ

ГОсудАРСТВеннь1Й КО уитет г1О изсы ятаниям и Отк ытинм г1ги гкнт Оса (21) 4455367/40-27 (22) 05.07.88 (46) 07.12.90, Бюл. Ф 45 (72) B.À.Ù6òêèí, В.М.Головин и В.Н.Акимов (53) 621,791.037{088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1228997, кл. В 23 К 20/10, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВАРКИ ДАВЛЕНИЕМ (57) Изобретение относится к сварке при производстве электронных приборов, a -;астности к оборудованию для сборки полупроводниковых приборов и интегральных схем, Цель изобретения— повышение качества сварных соединений путем стабилизации диаметра сплавленного шарика. Устройство содержит сварочную головку, состоящую

„„S0„„1611646 из корпуса и подпружиненного рычага с инструментам, механизм вертикальных перемещений сварочной головки с. шаговым приводам„ датчик линей.= ных перемещений, состоящий из преобразователя Холла и постоянного магнита, зажимные губки с электромаг" нитным приводом, катушку с проволокой, блок управления, первьц делитель напряжения, последовательно соединенные усилитель, фильтр высоких частот и первый компаратор, а также второй компаратор и второй делитель напряжения. Блок управления координирует работу испслкительных эпементов устройства, обеспечивая стабилизацию длины проволоки под ин" струментом после выполнения сварки.

2 иле

1611646

Изобретенйе относится к сварке при производстве электронных прибо poB в частности к оборудованию для сборки полупроводниковых приборов и интегральных схем.

Цель изобретения — повышение качества сварных соединений за счет стабилизации геометрических размеров формируемого на конце проволоки шарика °

На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 - струк турная схема блока управления.

Устройство для сварки давлением содержит сварочную головку 1, состоящую из корпуса 2 и подпружиненного рычага 3 с инструментом 4, механизм

5 вертикальных перемещений сварочной головки с шаговым приводом 6, дат- 0 датчик линейных перемещений, выпол, ненный на преобразователе 7 Холла, ! закрепленном на корпусе 2„и постоянном магните 8, закрепленном на подпружиненном рычаге 3, зажимные губки 9 25 с приводом 10, например электромагнитным, закрепленные на корпусе 2, катушку 11 с проволокой, предметный столик 12 блок 13 управления с пусковым сигналом на первом входе, 30 делитель 14 напряжения с опорным напряжением на входе, последователь-" но соединенные усилитель 15, фильтр

16 высоких частот и первый компаратор 17, причем вход усилителя 15 соединен с преобразователем 7 Холла, выход делителя 14 напряжения - -с вторым входом первого компаратора 17, а выход первого компаратора 17 — с вторым входом блока 13 управления, первый выход кот рого соединен с maговым приводом 6, а второй выход -- с приводом 10, а также второй компаратор 18 и второй r,eëèòåäü 19 напряжения с опорным напряжением на входе, Причем первый вход второго компаратора 18 подключен к выходу фильтра

16 высоких частот и первому входу первого компаратора 1?, второй входк выходу второго делителя 19 напряжения, а выход — к третьему входу блока 13 управления.

Блок 13 управления содержит два формирователя 20 и 21 отрицательного импульса, элемент 22 задержки, элемент НЕ 23, 0-триггер 24, четыре

RS-триггера 25-28, два элемента ИЛИ

29 и 30, управляемый генератор 31, два элемента И-НЕ 32 и 33, два элемента И 34 и 35, два реверснвных счетчика Зб и 37 импульсов, коммутатор 38 фаз, аналоговый ключ 39, источник 40 напряжения, програь матор

41 и схему 42 сравнения чисел, Входами блока 13 управления соответственно являются: первым — параллельно соединенные второй вход элемента ИЛИ

29, R-входы триггеров 25 и 28 и S-вход триггера 27, вторым — вход формирователя 20, третьим — вход формирователя

21. Выход элемента ИЛИ ?9 подключен к S-входу триггера 26, выход которого подключен к управляющему входу генератора 31 выход которого связан со счетным входом счетчика 36, вторым входом элемента И 35 и вторым входом коммутатора 38 фаз, выходы которого являются первым выходом блока 13 управления. Выход триггера 25 подключен к первому входу коммутатора 38 фаз, второму входу элемента И 34 и первому входу счетчика 36, выход заема которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 30, выход которого соединен с R-входом триггера 26. Выход триггера 27 подключен к управляющему входу аналогового ключа 39, выход которого является вторым выходом блока !3 управления, Выход триггера

28 подключен к первому входу элемента И 35, выход которого подключен к счетному входу счетчика 37, информационные выходы которого подключены к входам А схемы 42 сравнения,чис л, выход которой подключен к второму входу элемента И-НЕ 33, выход которого подключен к R-входу триггера 27.

Выход формирователя 20 отрицательного импульса подключен к первому входу элемента ИЛИ 30 и входу элемента 22 задержки, выход которого подключен к параллельно. соединенным первому входу элемента ИЛИ 29, R-входу триггера 25 и счетному входу триггера 24, выход которого подключен к собственному П-входу, первому входу элемента И-НЕ 32 и к первому входу элемента И 34, выход которого соединен с первым входом элемента И-HE

33, Выход формирователя 21 отрицательного импульса подключен к входу элемента НЕ 23; Выход элемента

НЕ 23 подключен к второму входу элемента И-НЕ 32, выход которого подключен к S-входу триггера 28. Выходы программатора 41 соединены с входами В схемы 42 сравнения чисел. Выход

5 ,161 источника 40 напряжения подключен к входу аналогового ключа 39, Устройства работает следующим образом.

После подачи команды "Пуск" сиг-= нал внешнега запуска поступает на первый вход блока 13 управления.

Последний начинает коммутировать обмотки шагового привода 6, который, взаимодействуй с механизмом 5 вертикальных перемещений сварочной головки, перемещает сварочную головку

1 вниз в позицию первой сварки. Одчовременно,на конце проволоки, выстуг ающем из сварочного инструмента 4, с помощью газовой горелки или электроискровым способом образуется oIIлавленный шарик (не показано). При этом эажимные губки 9 расжаты электромагнитным приводом 10, на который приходит сигнал с второго выхода блока.13 управления, и при движении сварочной головки I проволока свободно сматывается с катушки 11.

В момент контакта инструмента 4 с выступающим из него шариком с контактной площадкой микросхемы подпружиненный,рычаг 3 начинает перемещаться относительно корпуса 2, при этом постоянный магнит 8 удаляется ат преобразователя 7 Холла, в результате чего сигнал от преобразователя

7 Холла начинает убывать. Указанный сигнал усиливается усилителем 15 и поступает на фильтр 16 высоких частот, который обрезает постоянную составляющую сигнала от преобразователя 7 Холла. Преобразованный таким образом сигнал поступает на первый вход компаратора 18, на второй вход которого приходит сигнал с выхода делителя 19 напряжения, равный по величине сигналу с выхода фильтра 16 высоких частот при перемещении сварочной головки 1 на

5-10 шагов, необходимых для создания сварочной нагрузки на подпружиненном рычаге 3. В момент равенства сигналов на обоих входах кампаратора 17 последний срабатывает н через блок 13 управления останавли" вает шаговый привод на время образования сварного соединения, задаваемое блоком 13 управления, после чего шаговый привод 6 запускается вновь, перемещая сварочную головку 1 в исходное состояние. После прихода сварочной головки 1 в исходное соетоя1646 6

5

35 н22е оператор цсремещает предметнь2Й ста22ик 12 к месту второй свар-си и повторно подает команду "Пуск" на первый вход 6.2ака 13 2ппл лен IH за=: пуская тем самь2м шаговь2й 2:.р ;над 6 па опускание сварочной галов;<н 1 ь. позицию второй сварки.

Последующий цикл работы g"ñòðo11oò-ва до момента окончания образования соединения на паэицнн второй сварки (сварки на траверсе микросхемы) про-исходит аналогично описанному с тай разницеф, чта при подаче командII

"Пуск" на опускание сварочной головки 1 в позицию второй сварки агчавленный шарик не образуется. С учетаи этОГО, В дальнейшем OInkcBB3 pG= бота устройства после окончания процесса образования второй сварки.После окончания процесса второй сварки блок 13 управления подает сигнал на шаговый привод 6 на подъем сварочной головки 1 в исходное состо-яние. Одновременно третий вход блока

13 управления, который до этого времени был заблокирован внутренней схемой запрета„ разблокируется, и с этага момента переключение второго компаратора 18 повлечет за собой пер-"ключение блока 13 управления, В процессе подъема сварочной головки 1 перемещается и постоянный магнит 8 относительно преобразователя 7 Холла на величину, равную разности расстояния, которые прошел постоянный магнит 8 относительно преобразователя

7 Холла при создании на подпружиненном рычаге 3 сварочной нагрузки, и величины, пройденной постоянным магнитам 8 относительно преобразователя 7 Холла при деформации проволоки на второй сварке. При этом сигнал ат преобразователя 7 Холла увеличивается и в момент, когда сварочный инструмент 4 отрывается от траверсы интегральной схемы, принимает постоянную величину, так как подпружиненный рычаг 3 в дальнейшем будет зафиксирован относительно корпуса 2 сварочной головки 1. При этом в момент отрыва сигнал на первом входе второго компаратара 18 снизится до нуля и превысит сигнал, присутствующий на его втором входе, который задается вторым делителем 19 напряжения равным величине изменения сигнала на выходе фильтра 16 высоких частот прн перемещении сварочной голов7 . 1611646 8 ки l на оди.-. айаг,,то вызовет переключс .ие второг i компаратора 18, котоэлй по третьему входу блока 13 управления запускает счетное устройство„П:ч последующем перемещении .

: сваро .. ой головки вверх счетное, уст ойство начинает отсчитывать число

1 шаго"., пройденных сварочной голов;кой При перемещении сварочной го ловки 1 на расстояние l=n ДЬ, опреде- ляющее оптимальную длину нреволэки

; под сварочным инструментом для обра» ,зования шарика, где п - количество

;шагов, запрограммированное в счетном устройстве блока 13 управления; h,h— ,перемещение сварочной головки 1 на ! один шаг, счетное устройство блока ,13 управления отсчитывает заданное количество шагов (n) и на втором выходе блока 13 управления появляется сигнал, который включает привод 10 зажимных губок 9, Зажимные губки 9 срабатывают и фиксируют проволоку, При дальнейшем подъеме сварочной го- 25 ,ловки 1 проволока обрывается у места второй сварки и длина проволоки под инструментом 4 строго фиксируется

; величиной перемещения сварочной го .ловки 1 от момента отрыва инструмента 4 от места второй сварки до момен та окончания работы счетного устрой ства блока 13 управления.

Блок 13 управления работает следующим образом.

На первый вход блока 13 управления поступает импульс внешнего запуска, который через элементы 29 ИЛИ (фиг.2) устанавливает на выходе триггера 26 состояние логической "!"„„

Последняя поступет на управляющий вход генератора 31, который начинает генерировать импульсы для работы коммутатора 38 ф s и счетчика 36 им" пульсов, Коммутатор 38 фаз может ком- 45 мутировать свои выходы в последова-. тельности 1-2-3-4-1 (сварочная головка поднимается) либо в последовательности 4-3-2-1-4... (сварочная головка 1 опускается) в зависимости 0 от состояния на первом входе коммутатора 38 фаз. В данном случае на первом входе коммутатора 38 фаз - сигнал логического "0", который поступает с выхода триггера 25, установленного в состояние логического 0 импульи !1 сом внешнего запуска. Коммутатор 38 фаз коммутирует свои выходы в после" довательности 1-2-3-4-1.... Этот же сигнал логического "0", поступая на первый вход счетчика 36, устанавливает его в режим суммирования.

С приходом каждого импульса с гене ратора 31 на счетный вход счетчика 36 выходной код счетчика Зб увеличивается на единицу (сварочная головка 1 опускается). Тот же импульс внешнего запуска с первого входа блока 13 управления устанавливает триггер 27 в состояние логической

"1", которая, поступив на управляющий вход аналогового ключа 39, разре" шает прохождение напряжения с источника 40 напряжения чере. аналоговый ктпоч 39 на второй выход блока 13 управления...

При поступлении напряжения на второй вход блока. 13 упрагления (момент контакта инструмента 4 - поверхностью интегральной схемы) оно запускает формирователь 20, который вырабатывает отрицательный импульс, поступающий через элемент 30 ИЛИ на

К-вход триггера 26, перебрасывая его в состояние логического "0", останавливая тем самым работу генера-тора 3! а следовательно, и работу счетчика Зб и коммутатора. 38 фаз.

Кроме того, тот же отрицательный импульс с выхода формирователя 20, пройдя через элемент 22 задержки, îторый определяет время сварки, посту-пает на счетный вход триггера 24, устанавливая на его выходе состояние логического "0", на 8-вход триггера 25, устанавливая на его выходе состояние логической "1", и через первый вход элемента ИЛИ 29 Hà S-вход триггера 26, устанавливая на его выходе состояние логической "1", которая, поступив на управляющий вход генератора 31,,разрешает его работу.

Генератор 31 начинает генерировать импульсы, которые поступают на счетные входы счетчика 36 и коммутато ра 38 фаэ, причем теперь коммутатор

38 коммутирует свои выходы в последовательности 4-3-2-1-4..., а счетчик 36 работает в режиме вычитания, с приходом каждого импульса уменьшая выходной код на единицу, так как на первых входах счетчика 36 и коммутатора 38 фаз установлено состояние логической "1", поступающей с выхода триггера 25, По мере работы счетчика 36 импульсов код на его, выходе уменьшается до нуля, после

1611646

10 чего на выходе "Заем" счетчик 36 вырабатывает отрицательный импульс, который, поступив через элемент

ИЛИ 30 на К-вход триггера 26 уст.

Э навливает на его выходе состояние логического "0" и тем самым останавливает работу генератора 31 и, соответственно, счетчика 36 и коммутатора 38 фаз. Работа блока 13 управления после прихода второго импульса внешнего запуска на первый;. вход этого блока (сварочная головка 1 опускается в позицию второй сварки полностью аналогична описанному sa исключением следующего: после прихода импульса с формирователя 20 через элемент 22 задержки на счетный вход триггера 24 на его выходе устанавливается состояние логической "1" которая поступает на первый вход элемента И-HE 32 и на первый вход . элемента И 34, и теперь при поступлении напряжения на третий вход блока 13 управления выработанный форми- 25 рователем 21 и проиивертированный элементом НЕ 23 импульс через второй вход элемента И-НЕ 32 поступает на S-вход триггера 28 и устанавливает на его выходе состояние логичес- 3О кой "1", которое разрешает прохождение через элемент И 35 импульсов, поступающих на второй вход элемента

И 35 с выхода генератора 31, на счетный вход счетчика 37. По мере работы счетчика 37 код на его выходе и, соответственно, код на входах А схемы 42 сравнения чисел сравняется с кодом, набранным иа программаторе

41, после чего на выходе схемы 42 сравнения чисел появляется состояние логической ")", которая через элемент И-НЕ 33 поступает на R-вход триггера 27 и устанавливает на его выходе состояние логического "0 . . 45

Сигнал логического "0", поступив на управляющий вход аналогового ключа .

39, закрывает его, прекратив тем самым поступление напряжения с источника 40 напряжения через аналоговый ключ 39 на второй выход блока

13 управления, Таким образом, с помощью устройства повышается качество сварных соединений путем стайгизации длины яроволоки под инструментом после выполнения второй сварки независимо от разброса диаметра присоединяемого проводника, деформации второй сварки и прогиба траверсы прибора и подпружиненного рычага, что приводит к повышению выхода годных приборов, Формула изобретения

Устройство для сварки давление . содержащее сварочную головку, состоящую из корпуса и подпружиненного рычага с закрепленным на нем инструментом„ механизм вертикальных перемещений сварочной головки с шаговым приводом, датчик линейных перемещений, включающий преобразователь

Холла, закрепленный на корпусе, и постоянный магнит, закрепленный на подпружиненном рычаге, губки с приводом, закрепленные на корпусе, катушку с проволокой, предметный столик, блок управления, делитель, напряжения с опорным напряжением на входе и последовательно соединенные усилитель, фильтр высоких частот и первый компаратор, причем вход усилителя соединен с преобразователем

Холла, выход делителя напряжения связан с первым входом первого компаратора, а выход первого компаратора — с вторым входом блока управления, первый выход которого соединен с шаговым приводом, а второй - c приводом губок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества сварных соединений за счет стабилизации геометрических размеров формируемого на конце проволоки шарика, в него введены второй компаратор и второй делитель напряжения с опорным напряжением на входе, при этом первый вход второго компаратора подключен к выходу фильтра высоких частот и второму входу первого компаратора, второй вход связан с выходом второго делителя напряжения, а выход - с входом блока управления. !

Составитель В,Покровский

Редактор П.!Орковецкая Техред М,Моргентал Корректор Н.Король ь исаа> м ю<,.. 1аказ 626 тираж 514 Подписное фНИИП2 Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рау пская наб., д. 4/5 ь производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1Î1