Устройство для термокомпрессионной сварки

 

0 n V C Л Н- И- Е - 4 0 2

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Ресоублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.04,73 (21) 1912523i25-27 (51) М. Кл. - В 23К 19 00 с присоединением заявки № 1930589/25-27

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.01.76. Бюллетень № 2

Дата опубликования описания 06.04.76 (53) УДК 621,791.4.03 (088,8) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Р. Б. Рудзит, Э. Г. Москвин, М. A. Калейс и В. Е. Атауш

Рижский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМОКОМПРЕССИОННОЙ СВАРКИ

Изобретение относится к области термокомпрессионной сварки металлических выводов с полупроводниковыми кристаллами.

Известно устройство для термокомпрессионной сварки, содержащее механизм давления с V-образным электродом и установленный на основании стол для сварки.

Недостатком известного устройства является низкое качество сварки алюминиевого вывода толщиной не менее 0,5 мм с кристаллом кремния.

Г1овышение качества сварки обеспечивается за счет того, что в предлагаемом устройстве стол выполнен наклонным и установлен с воз. можностью регулирования угла наклона. Кроме того, стол связан с основанием регулируемой пружиной.

Это позволяет направить давление под углом к поверхности свариваемого контакта и обеспечить растекание деформируемого объема в плоскости контакта, преимущественно в одном направлении, т. е. увеличить относительный сдвиг и этим повысить прочность соединения.

11а чертеже схематически изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит основание 1 с расположенным на нем столом 2, на котором установлен полупроводниковый кристалл 3, сварочная головка 4 с Ъ-образным электродом 5, прижимающим привариваемый металлический вывод 6 к полупроводниковому кристаллу 3 с определенным усилием, создаваемым с помощью механизма давления. Стол 2 выполнен наклонным, для чего смонтирован на основании 1 при помощи шарнира 7. Угол наклона стола 2 можно изменять с помощью регулировочных винтов 8, 9, которые упираются в стол. Выполнение стола 2 наклонным

10 имеет преимущество по сравнению с выполнением под углом торцевой части электрода 5, так как упрощается и облегчается подбор оптимального угла и сокращается количество сменных электродов с разными углами тор15 ца. Сварочная головка 4 с V-образным нагреваемым электродом 5 закреплена на одном конце двуплечего рычага 10, который смонтирован на шарнире 11 на стойке 12. На дру. гом конце рычага 10 закреплен груз 13, который уравновешивает противоположный конец и позволяет с помощью регулируемой пружины 14 создать малое прижимное давление электродом 5 на вывод 6. На рычаге 10 закреплен выступ 15, который взаимодействует с собачкой 16, управляемой от электромагнита 17. Сварочное давление создается с помощью регулируемой пружины 18, которая связана одним концом со стойкой 19, а другим концом с двуплечим рычагом 20, смонтирован30 ным на шарнире 21. Рычаг 20 снабжен высту499072 пом 22, который взаимодействует с собачкой

23, управляемой от электромагнита 24, и регулируемым винтом 25, передающим давление пружины 18 на рычаг 10 через амортизатор

26. В исходном положении перед сваркой рычаги 10 и 20 взведены так, что выступы 15 и

22 опираются на собачки 16 и 23. При этом между инструментом 5 и выводом 6, а также между винтом 25 и амортизатором 26 должен быть маленький зазор. Основание 1 перемещается с помощью винта 27 по кронштейну

28, перемещаемому винтом 29 по стойке 30.

Такая конструкция позволяет подвести под электрод 5 любой участок кремниевого кристалла 3 при любом угле наклона стола 2.

Шарнир 7 расположен с одной стороны стола

2, который связан с основанием 1 регулируемой пружиной.

Работает устройство следующим образом.

Полупроводниковый кристалл (кремний) 3 закладывается в гнездо стола 2, который установлен под определенным углом, отрегулированным с помощью винтов 8 и 9, Металлический вывод (алюминиевая проволока) 6 накладывают на полупроводниковый кристалл 3 и фиксируют в этом положении. Включают электрический ток, который, проходя по V-образному электроду 5, выполненному из материала, имеющего сравнительно большое электрическое сопротивление и температурную стойкость (например вольфрама, карбида вольфрама), нагревает перемычку в нижней части электрода. Электрический ток с помощью реле времени подается к электромагниту 17, собачка 16 убирается из-под выступа

15, и рычаг 10 под действием пружины 14 поворачивается на шарнире 11, при этом электрод 5 прижимается к выводу 6 давлением, не вызывающим деформации вывода, а обеспечивающим только надежную теплопередачу от нагретого электрода 5 к свариваемому контакту. 1 огда контакт нагрелся несколько ниже температуры образования эвтетики, с помощью реле времени включается электромагнит 24, убирающий собачку 23 из-под выступа 22, и на нагретый электрод 5 прикладывается деформирующее давление от пружины

18, которое благодаря наклонному столу 2 напр",âëåío под углом к поверхности свариваемого контакта. В результате, осуществляется качественная термокомпрессионная сварка металлического вывода 6 с полупроводниковым кристаллом 3. Качество сварки алюминиевого вывода с полупроводниковым кристаллом улучшается, если выступ стола 2 прижат к винту 9 с помощью пружины, а между столом 2 и винтом 8 имеется зазор. Пружина

31 отрегулирована так, что стол 2 с гнездом, 1О несущим кристалл кремния 3, поворачивается вокруг оси шарнира 7 под действием усилия, создаваемого V-образным нагреваемым электродом 5, прижимающим к кристаллу кремния 3 алюминиевый провод б.

15 Винт 8 отрегулирован таким образом, чтобы в исходном положении между ним и столом 2 имелся определенный зазор, который ликвидируется при повороте стола 2. В конце процесса стол 2 опирается на винт 8.

20 Поворот стола 2 на шарнире 7 при сжатии свариваемых деталей 3 и 6 нагретым электродом 5 способствует проскальзыванию электрода 5 относительно свариваемого контакта, в результате чего увеличивается относитель25 пый сдвиг и растекание деформируемого объсма в плоскости контакта, преимущественно в одном направлении, а качество приварки металлического вывода б к полупроводниковому кристаллу повышается. Электрический

30 ток отключается с помощью реле времени.

11осле сварки рычаги 10 и 20 взводятся в исходное положение, а сваренная пара вывод— кристалл удаляется из гнезда столика 2.

Формула изобретения

1. Устройство для термокомпрессионной

40 сварки, содержащее механизм давления с -образным электродом и установленный на основании стол для сварки, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения качества сварки, стол выполнен наклонным и установ45 лен с возможностью регулирования угла наклона.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что стол связан с основанием регулируемой пружиной.

499072

Состйв1ьтель Е. Тютченкова

Текред М. Семенов

Корректор Л. Орлова

Редактор Л. Василькова

Типография, пр. Саупнова, 2

Заказ 502j15 Изд.. и 1019 Тираж 1177 Подписное

ЦНИИПИ Государственно(о комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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