Автоматическая установка для присоединения проволочных выводов внахлестку

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ii 740448 (61) Дополнительное к авт. свид-ву—

- (22) Заявлено 03.04.78 (21) 2598286/25-27 с присоединением заявки № —— (23) Приоритет— (51) М. K.ë:, -

В 23 К 31/02

Государстеенный номнтет

СССР

Опубликовано 15.06.80. Бюллетень ¹ 22

Дата опубликования описания 25.06.80 ао делан нзобретеннй н открытнй (»3) УДК 62!.791..44 (088.8) (72) Авторы изобретения

Е. Е. Онегин, В. А. Зенькович, В. T. Кулешов, Я. H. Мистейко, С. И. Шуньков, В. И. Горожанцев и H. В. Садовский (71) Заявитель (54) АВТОМАТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПРИСОЕДИНЕНИЯ

ПРОВОЛОЧНЫХ ВЫВОДОВ ВНАХЛЕСТКУ

Изобретение относится к оборудованию для микросварки, в частности к оборудованию для присоединения проволочных BbIBQдов к различным полупроводниковым приборам и ИС.

Известна установка с программным управлением (автомат) для присоединения золотых проволочных выводов, содержащая сварочную головку с механизмом ее перемещения, закрепленными на координатном столе, оптическое устройство и механизм подачи приборов на шаг (11.

Эта установка работает следующим образом: чтобы компенсировать смещение, возникшее при посадке кристалла, оператор производит совмещение (записывает смещение кристалла относительно корпуса по Х, У и Z), и после совмещения установка выполняет все соединения между предварительно запрограммированным кристаллом и выводами корпуса. Управление циклом и вычисление всех координат кристалла производит микропроцессор. Первая сварка выполняется шариком встык, вторая внахлестку, при этом используется инструмент с вертикальным капиллярным отверстием, который позволяет производить монтаж перемычек в произвольном направлении без пово-, рота изделия.

Однако эта установка не может быть использована для монтажа перемычек алюминиевой проволокой из-за невозможности получения шарика (на алюминиевых проволоках диаметром 25+60 мкм). Для монтажа же внахлестку используется инструме. -.т с боковым капиллярным отверстием. требую:.ций протягивания проволочки при монтаже;. -мычки в направлении, совпадающем с нап10 равлением капиллярного отверстия.

Известна также автоматическая установка для присоединения проволочных выводов внахлестку, содержащая сварочную головку с механизмом ее перемещения и опт-,— ческое устройство, закрепленные нг корпусе, а координатный стол несет поворотное устройство с закрепленным на нем рабочим столиком, последний встроен внутри механизма подачи приборов на шаг (2). р0 Последовательность выполняемых операций на этих установках: совмещение кристалла с перекрестием оптики (по Х, У,Ч), при этом корпус соответственно смещается;

740448 (и, I. I<.i.:,,..!» I: »I,3 Ill(< .;iiIliI; <.ны ., ;(;(>(ых смещения (по Х, онр: дст(><еi координаты контакт>(ых .«.:Нпадок корпуса и углы разводки ilepev»Iч (; <Ф, .....<(>„);

во!от из.(с.(ия на ((><(т.е. чтобы первая

ii< ремычка расположилась вдоль направления капиллярноп> отверстия), перерасчет

I«><>l>ди нат контактных площадок для перво; пары корпуса и кристалла с учетом по(<<,рс>та, выполнение первой перемычки (ана.н>;ичныс действия выполняются при монтаже каждой последующей перемь(чки); возврат рабо Ie(o столика после монтажа пос,(едней перемычки в исходное положение (по Х, У,Ч>); подача на шаг очередш го прибора.

Однако эта уста;(овка имеет ряд недостатков: невозможность разварки отрезков лсl(T, так как из-за вращения изделия в процесее сварки нарушается непрерывность подачи; снижение производительности за счет появления дополнитслы(ои операции (после разварки каждого прибора, возврат рабочего столика в исходное состояние по Х. У, <Р для осуществления очередной подачи на шаг) и увеличения времени на вычисление; возрастает погрешность выхода инструмента за счет появления новых составляющих, рассогласование центра вращения изделия с оськ> инструмс(<та и оптики; погрешность поворота изделия весьма существенна при больших размерах кристаллов; сложность наладки и конструкции.

Наиболе< близкой к предлагаемой по тех.

:и <ескои сущности является автоматичес, я >,о Гановка для присоединения проволочных выводов, сот(ер><:а(цая корпус, устройс:во подачи приборов на шаг, координатный с,ол с приводами, смонтированную в корпус и>з ожностью качания сварочную гол<>в у с и! струментом, механизм перемещения головки и оптическое устройство !о).

Наиболее существенные недостатки этой установки заключаются в невозможности разварки отрезков лент, так как из-за вра(цения изделия (отрезка) в процессе сварки нарушается непрерывность подачи; низкой производительности за счет наличия дополнительной операции возврата рабочего столика в исходное положение; увеличении время на вычисление (10200 крис/ч, против

14 000 кр((с(ч на автоматических установках для присоединения золотых проволочных выводов); большой погрешности выхода инструмента на контактные площадки за счет юявления двух дополнительных ее составляк>ши..

1(ель изобретения — — повышение производительности и качества сварки.

3(то достигается тем, что установка предлагаемой конструкции снабжена смонтиро. àHHI>i.>I на координатном столе устройством поворота сварочной головки, выполненным

35 о

55 (3 (3иде усстановленГ<о! о с!>о >«, нарочно (у

HI< CTPV. Г(РИ ВОДНОГО П< < i НЗ.З »...: К. репленногс> на одном кон(и н;<.(а д< ржат<ля с регулируемым у((оро>!. т:>!.Ос»с ного элемента, установленного íà, p) I ом .Онце !s,"— ла, смонтированного на <>сН н держател< с возможностью поворота вокру! оси и воз вратно-поступательного перемещения вдоль нее Г-образного коромысла,на одном вилкообразном плече которого закреплена сварочная головка, à другое установ,(ено с возможностью взаимодействия с регулируемым упором, при этом сварочная головка снабжена толкателем, проходящим внутри полого вала и взаимодействующим с закреплеHíûì в корпусе механизмом перемещения сварочной головки. (1ривод полого вала выполнен червячным.

Тос(катель выполнен тарельчатым.

На фиг. 1 приведена предлагаемая установка; на фиг. 2 — устройство поворота ва рочной головки; на фиг. 3 -- сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - вид по стрелке Ь н фиг. 2; на фиг. 5 — — сварочный инстру>(<-(! и схема корректировки его положения, i

Автоматическая установка для присоеди нения проволочных выводов внахлестку содержит корпус 1. устройство пода <и приборОВ на шаг 2, сварочную головку 3. координатный стол 4 < приводами i>, ме à "H 3м ((ерс мещений свароч(и>й головки 6, <>и Ги ц скос устройство, включающее светавуi<»казку 7, микроскоп 8, устройство поворота сварочной головки 9.

Устройство повор >та сварочнои -олс>вки

9 включает токос.»емныи элемент .(! корпус

11. червячный редуктор 12. с голым ведомым валом 13, привод 14, держатель 15, ) !lop (>; коромысло 17, ос! 18,пружины 19, 20, толкатель 21. Механиз перемещений 6 взаимодействует с тарел.чаты:, толкателем 21 посредством упора 22, а рс(1лировка пагружения производится гаикой 23. Управление циклом установки :, все вычис.(ения прои: водит микропроцессор. Установка работает следуюсцим образом. 1)еред началом работы устанавливаются (подбираются) необходимые режимы первой и второй сварок. исходя из конкретных требований. Режимы первои и второй сварок независимы и регулируются — длительность 0,04 — 0,4 с, мощность

0,04 — 4 Вт, нагружение 0,20-- 1,2 н. Затем в наладочном режиме I;ðoBåðÿ(oò совпадение оси инструмента с осью поворота сварочной головки (осью полого вала) путем ее поворота на разные углы с выполнением отпечатков инстурмента (фиг. 5). В случае несовпадения отпечатков производят регулировку по Х (вп .-ред-наза li упором 16, при этом коромыс, о 1, пов»(>ачивается совместно с осью 18 в «порах шржателя 15, перемещая c(3oи. плечо : :т(! новленную в нем сварочную гс;:лов- . стрел ке I .

740448

Регулировка по У (влево-вправо) производится поворотом оси 18, при этом коромысло 17 перемещается по резьбе вдоль оси 13 по стрелке Q. Эту проверку и при необходимости регулировку (совпадения оси инструмента с осью поворота) следует проводить также при каждой смене инструмента.

В исходном положении координатного стола 4 световую указку 7 устанавливают и фиксируют так, чтобы ее перекрестие совпадало с заранее выбранной контактной площадкой кристалла, посаженного без смещения (номинального его положения).

После подачи прибора на рабочую позицию проводят совмещение перекрестия световой указки 7 с заранее выбранной контактной площадкой кристалла (т.е. определяют истинное положение кристалла), или смещение его относительно номинального положения ЬХ, ЬУ, Л<р путем перемещения координатного стола 4 с закрепленными на нем устройством поворота сварочной головки 9 и световой указкой 7. При этом толкатель 21 своей тарелкой скользит по неподвижному упору 22 механизма перемещений сварочной головки 6. Затем вычислитель (микропроцессор) на основании записанных данных смещения кристалла (по АХ, ЬУ,Лц)определяет координаты всех остальных точек кристалла, углы разводки перемычек (W, р„) и выдает исполнительным органам соответствующие команды для выполнения монтажа перемычек.

В случае, если кристалл на конкретном приборе посажен точно (без смещения), оператор нажимает кнопку «Пуск», фиксируя нулевое смещение кристалла, и вычислитель выдает исполнительным органам соответствующие команды, не производя корректировку программы (т.е. работает по жесткой заранее записанной программе).

Устройство поворота 9 выполняет поворот сварочной головки 3 на угол щ для монтажа первой перемычки, при этом положение центра инструмента не меняется, так как поворот сварочной головки 3 осуществляется вокруг оси, проходящей через центр инструмента (предварительно выставляемый перед началом работы). A поскольку центр инструмента в процессе поворота сварочной головки 3 сохраняет неизменное положение, то погрешность поворота не влияет на точность выхода его на контактные площадки, исключается также и погрешность, имеющая место при вращении прибора — погрешность рассогласования центра прибора с осью поворотного и оптического устройства.

Одновременно с поворотом сварочной головки 3 происходит ее перемещение в зону сварки. По Х, У перемещение осуществляет координатный стол 4 и по К механизм перемещений сварочной головки 6, при этом тарельчатый толкатель 21 устройства повороS

20 н

Зо

iS

S0 та ее 9 скользит относительно упора 22, копируя его вертикальные перемещения.

После выполнения первой сварки на высоте подъема инструмента равной О,!—

0,2 мм начинает перемещаться координатный стол 4 к точке второго присоединения (перемещение по стрелке JQ), по концу перемещения проводится фиксация проволоки и опускание инструмента с формированием

«петли» на контактную площадку кристалла для выполнения второй сварки. Отрыв и подача проволоки после второй сварки осуществляется специальным механизмом сварочной головки 3 с электромагнитным приводом. На определенной высоте подъема инструмента после выполнения второй сварки начинает перемещаться координатный стол

4 к точке первой сварки второй перемычки (на фиг. 6 перемещение по стрелке ) и поворачивается сварочная головка 3 на угол.

Процесс выполнения всех последующих перемычек аналогичен. По концу второй сварки последней перемычки (на определенной высоте подъема инструмента) одновременно с поворотом сварочной головки 3 и перемещением координатного стола 4 в исходное положение производится подача очередного прибора на рабочую позицию. Это при данной схеме разварки становится возможным, так как разваренный прибор сохранил свое положение относительно направляющего тракта механизма подачи на шаг.

Операции, связанные с разваркой очередного прибора повторяются, при этом в исходном положении сварочной головки 3 происходит сброс счета, и последняя повторяет свое позиционное вращение, а во избежание закручивания кабеля, соединяющего токосъемный элемент 10 с ультразвуковым преобразователем и электромагнитами сварочной головки 3, последний проложен в пазу В полого вала 13, выполненном на его наружной поверхности. Использование червячного редуктора 12 в качестве устройства поворота сварочной головки 9 ввиду необратимости его передачи позволяет исключить произвольные перемещения сварочной головки (при заправке проволоки и т.д.) и обеспечивает плавную бесшумную передачу. Установка может также работать полностью в автоматическом цикле (без оператора), если световую указку заменить автоматизированной системой распознавания образцов.

В данной конструкции сварочная головка смонтирована с возможностью одностороннего позиционного вращения по кругу, механизм ее вертикальных перемещений закреплен отдельно на корпусе, т.е. не участвует в перемещении и передает запрограммированные перемещения сварочному инструменту посредством тарельчатого толкате740448 ля по оси, проходящей через центр вращения сварочной головки, совпадающей с осью ее инструмента. При монтаже перемычек для каждой пары сварных точек сварочная головка поворачивается до совпадения ее оси с направлением перемычки. 5

Такая конструкция установки исключает необходимость вращения изделия в процессе сварки, что соответственно позволяет осуществлять беспрерывную подачу изделия на шаг и оперировать с отрезками лент любой длины. 19

Исключение перемещения и вращения изделия, развязка сварочной головки с механизмом ее перемещений позволяют повысить производительность, так как исключается дополнительная операция (возврат в исходное состояние прибора перед его подачей на шаг уменьшается движущаяся масса и сокращается вдвое количество вычислений, а также повысить точность выхода инструмента на контактные площадки за счет исключения из общей погрешности двух ее составляющих: погрешность поворота изделия, погрешность рассогласования центра прибора с осью его вращения и оптической осью.

Значительно упрощается конструкция, так как исключается рабочий столик с поворотным устройством, соответственно упрощается механизм подачи приборов, упрощается вычислитель, так как количество вычислений уменьшается вдвое (нет необходимости в поворотном перерасчете координат контактных площадок корпуса и кристалла, так как они не изменяют своего положения).

Упрощается и наладка установки, вызванная упрощением конструкции и исключением ряда взаимосвязей.

Формула изобретения зю

1 Автоматическая установка для присоединения проволочных выводов внахлестку, содержащая корпус, устройство подачи приборов на шаг, координатный стол с приводами, смонтированную в корпусе с возможностью качания сварочную головку с инструментом, механизм перемещения сварочной головки и оптическое устройство, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности и качества сварки, установка снабжена смонтированным на координатном столе устройством поворота сварочной головки, выполненным в виде установленного соосно сварочному инструменту приводного полого вала, закрепленного на одном конце вала держателя с регулируемым упором, токосъемного элемента, установленного на другом конце вала, смонтированного на оси в держателе с возможностью поворота вокру оси и возвратно-поступательного перемещения вдоль нее Г-образного коромысла, на одном вилкообразном плече которого закреплена сварочная головка, а другое установлено с возможностью взаимодействия с регулируемым упором, при этом сварочная головка снабжена толкателем, проходящим внутри полого вала и взаимодействующим с закрепленным в корпусе механизмом перемещения сварочной головки.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что привод полого вала выполнен червячным.

3. Установка по п., отличающаяся тем, что толкатель выполнен тарельчатым.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Ко 377644., кл. 228 — 3, 1974.

2. Установка SWB — US — 1, проспект фирмы SHINKAWA I.TD, Япония, 1977.

3. Установка WB — 1511, проспект фирмы

Kaiso, Вепк1 Со, LTD, Япония, 1977 (прототип) .

740448

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Филиал ППП сПатент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Г. Нечаева

Заказ 3093/13

Составитель Н. Тютченкова

Техред К. Шуфрич Корректор Н. Григорук

Тираж 1160 Подписное