Способ ультразвуковой сварки

 

f 9

О П И С А Н И E ()651920

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22} Заявлено 17.08.77 (21) 2517413/25-27 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано15.03.79. БюллетЕиь М 10

Дата опубликования описания .18.03,79 (51) М. Кл.

В 23 К 19/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.791. . 1 6 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В. М. Головин, И. П. Яковлев, А. П. Рыдзев

О. К. Твердов и B. И. Васенко

Я б 11 (71) Заявитель (S4) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКИ

Изобретение относится к области ультразвуковой микросварки и может быть использовано при сборке полупроводниковых приборов.

Известен способ ультразвуковой сварки, при котором амплитуду колебаний инструмента плавно увеличивают изменением частоты генератора, начальная точка которой отстает на 0,5 кГц от резонанса системы затем обеспечивают ее стабилизацию в течение 0,04 — 1 с,после чего скачкообразно умень- / шают на 1/3 от максимального значения и далее производят плавное уменьшение ее до нуля.

Недостатком этого способа является пониженная прочность соединений и нестабильность электрических свойств микроконтактов, вызываемая разрушением образовавшихся очагов взаимодействия и интенсивным окислообразованием из-за наличия в сварочном импульсе стационарного участка с бол ьшой а м пл итудой колебания и нстру мента.

Также известен способ ультразвуковой сварки с изменением частоты генератора до совпадения с частотой механического резонансаа преобразователя.

При этом способе перед сваркой произ-! водится подбор частоты ультразвуковых колебаний таким образом,. чтобы она совпадала с резонансной частотой преобразователя (вибратора), затем производится фиксация частоты генератора и включение реле времени, которое выставлено на оптимальную,длительность сварочного процесса для данных материалов.

Недостатком этого способа является низкая воспроизводимость прочности сварок при существующем разбросе технологических параметров свариваемых материалов, нестабильности генератора и усилия нагружения.

Целью изобретения является повышение стабильности качества сварных соединений.

Поставленная цель достигается тем, что по предлагаемому способу процесс сварки начинают при частоте генератора, превышающей на 100 — 400 Гц частоту механического резонанса преобразователя, затем линейно изменяют частоту генератора до частоты механического резонанса преобразователя, фиксируют ее и прекращают процесс сварки при достижении разности между час651920

Формула изобретения

3 тотами преобразователя и генератора 150—

400 Гц.

На чертеже показан характер изменения частоты генератора (кривая 1), преобразователя (кривая 2) и прочности соединения

P (кривая 3) при сварке, Сварку начинают при частоте генератора 1о,. (кривая !), превышающей резонансную частоту 4п преобразователя под нагрузкой на 100 — 400 Гц, затем частоту генератора снижают до резонансной.частоты преобразователя "и прн сварке (кривая 2, точка а), т. е. производят ее поиск и в дальнейшем фиксируют частоту генератора f>, соблюдая условие fn.= f„.

В течение времени поиска, оптимальная величина которого составляет 10 — 30 мс, заканчиваются процессы внешнего трения, в результате чего происходит выравнивание микронеровностей, разрушение окисных пленок с возникновением ювенильных поверхностей и образование первых очагов взаимодействия соединяемых материалов. В дальнейшем частоту генератора поддерживают неизменной и контролируют разность частот преобразователя fz (кривая 2) и генератора 1г (кривая 1). По мере образования сварного соединения возрастает сопротивление перемещению инструмента и изменяется резонансная частота преобразователя (кривая 2) из-за влияния вносимого в преобразователь приведенного комплексного сопротивления нагрузки.

При достижении разностью частот Ь f =

= fn — fr оптимального значения Л !ои для данных материалов, соответствующего мак4 симальной прочности соединения (кривая 3, точка Р„щ„), сварку прекращают. В зависомости от свойств свариваемых материалов изменяется время сварки, т. е. в предлага5 емом способе осуществляется автоматическое дозирование энергии сварки.

Применение предлагаемого способа ультразвуковой сварки повышает качество соединения нa операции сборки полупроводниковых приборов, при этом средняя прочность соединения возросла на 24%, коэффициент вариации прочности соединений уменьшился на 10%, выход годных изделий увеличился на 1,5%.

Экономический эффект от внедрения способа ультразвуковой сварки в установке

ЭМ-423М составил 28,7 тыс. руб.

Способ ультразвуковой сварки с изменением частоты генератора до совпадения с частотой механичеСкого резонанса преобразователя, отличающийся тем, что, с целью

25 повышения стабильности качества сварных соединений, процесс сварки начинают при частоте генератора, превышающей на 100—

400 Гц частоту механического резонанса преобразователя, затем линейно изменяют час30 тоту генератора до частоты механического резонанса преобразователя, фиксируют ее и прекращают процесс сварки при достижении разности между частотами преобразователя и генератора 150 — 400 Гц.

Составитель Н. Тютченкова

Редактор Л. Василькова Техред О. Луговая Корректор И. Ковальчук

Заказ 925/10 Тираж 1221 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раугнская иаб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4