Устройство для микросварки

Устройство для микросварки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: изобретение относится к производству полупроводниковых приборов , в частности, к устройствам для микросварки элементов полупроводниковых приборов различной степени интеграции. Сущность изобретения: устройство для микросварки содержит механизм подачи проволоки, зажимные губки с приводом, сварочный инструмент, укрепленный в держателе , смонтированном на несущем кронштейне с возможностью перемещения приводом относительно развариваемого полупроводникового прибора по координатам X, Y, Z, р° и с возможностью взаимодействия с датчиком вертикальных перемещений утолщенной перемычки его малоинерционной, создающей сварочное и контрольное усилие, П-образной рамки, а также дополнительный механизм формовки и привод ультразвуковых колебаний. Механизм формовки устройства выполнен в виде малоинерционного упругого элемента с V- образной формой рабочей части. Этот элемент перемещает привод с тыла во фронт из-под рабочей площадки инструмента и он захватывает и формует проволоку, создавая в ней требуемые внутренние напряжения и предопределяя достаточную крутизну схода . ветви петли на вторую сварку. Зажимные губки устройства выполнены в виде упруго сомкнутых пружиной малоинерционных лепестков , размыкаемых электромагнитами посредством тяг. Держатель инструмента выполнен в виде L-образного рычага, горизонтальное плечо которого обрамлено упругой П-образной рамкой с утолщенной перемычкой, в утолщенной перемычке которой закреплен сварочный инструмент совместно с рабочим органом (крючком) для прикладывания к полученной петле межсоединения контрольного тянущего усилия. Привод ультразвуковых колебаний закреплен с обеспечением акустического контакта на держателе инструмента. В вертикальном плече L-образного рычага держателя выполнена снижающая акустические потери полость , обрамленная тонкостенными перемычками различной формы. 3 з.п.ф-лы, 13 ил. (Л СО о с ел 00 о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4769508/08 (22) 18,12.89 (46) 15.04.93. Бюл, N. 14 (71) Конструкторское бюро точного электронного, машиностроения (72) l0,П.Огер, Н.М.Белкин и Н.М.Черкасов (56) Патент США ¹ 4202482, кл. 228-45, 1980.

Патент Японии ¹ 60-57700.

НО 01 L 21/607, 1985.

Патент США N 4598853, кл, 228-4,5, 1986, Электронная промышленность, ¹ 7, 1989, ст.29, с,31. ((54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МИКРОСВАРКИ (57) Использование: изобретение относится к производству полупроводниковых приборов, в частности, к устройствам для микросварки элементов полупроводниковых приборов различной степени интеграции.

Сущность изобретения: устройство для микросварки содержит механизм подачи проволоки, эажимные губки с приводом, сварочный инструмент, укрепленный в держателе, смонтированном на несущем кронштейне с возможностью перемещения приводом относительно развариваемого полупроводникового прибора по координатам Х, У, 2, р и с воэможностью взаимодействия с датчиком вертикальных перемещений утолщенной перемычки его малоинерционной, создающей сварочное и

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к устройствам для nooseредной микросварки контактных площадок корпуса и кристалла полупроводникового

„„5U„„1808589 А1 (я)5 В 23 К 31/02//В 23 К 101:40 контрольное усилие, П-образной рамки, а также дополнительный механизм формовки и привод ультразвуковых колебаний, Механизм формовки устройства выполнен в виде малоинерционного упругого элемента с Vобразной формой рабочей части. Этот элемент перемещает привод с тыла во фронт из-под рабочей площадки инструмента и он захватывает и формует проволоку, создавая в ней требуемые внутренние напряжения и предопределяя достаточную крутизну схода . ветви петли на вторую сварку. Зажимные губки устройства выполнены в виде упруго сомкнутых пружиной малоинерционных лепестков, размыкаемых электромагнитами посредством тяг. Держатель инструмента выполнен в виде L-образного рычага, горизонтальное плечо которого обрамлено упругой П-образной рамкой с утолщенной перемычкой, в утолщенной перемычке которой закреплен сварочный инструмент совместно с рабочим органом (" крючком" ) для прикладывания к полученной петле межсоединения контрольного тянущего усилия.

Привод ультразвуковых колебаний закреплен с обеспечением акустического контакта на держателе инструмента, В вертикальном плече L-образного рычага держателя выполнена снижающая акустические потери полость, обрамленная тонкостенными перемычками различной формы. 3 з.п.ф-лы, 13 ил. прибора (например, диода, транзистора, интегральной схемы) и соответствующих концов проволочных перемычек (межсоединений).

1808589

20

55

Целью изобретения является улучшение эксплуатационных свойств и повышения качества монтажа путем расширения функциональных возможностей.

На фиг, 1 представлено устройство (вид сбоку, вариант); на фиг.2 — то же, пример конкретного выполнения для ультразвукового монтажа в фазе второй микросварки (фрагмент); на фиг,3 — то же, увеличено (фрагмент); на фиг,4 — то же, вид А на фиг.1 (фрагмент); на фиг.5 — то же (вид сбоку, вариант); на фиг.6 — то же, пример конкретного выполнения для термозвукового монтажа в фазе контроля петли тянущим усилием (фрагмент); на фиг. T — то же, увеличено (фрагмент); на фиг,8 — 13 — схематично показаны варианты расположения тонкостенных перемычек обрамляющих снижающую акустические потери полость в верхнем плече рычага держателя сварочного инструмента.

Устройство для микросварки фиг.1 (вариант) и фиг.5 (вариант) содержит механизм

1 подачи проволоки 2, зажимные губки 3 с приводом 4, сварочный инструмент 5, имеющий рабочую площадку в плоскости "В" и тыльную поверхность "Г", закрепленный в держателе 6, смонтированном на несущем кронштейне 7 с возможностью взаимодействия с датчиком 8 вертикальных перемещений инструмента 5 и с возможностью перемещения последнего приводом позиционирования 9 относительно полуфабриката обрабатываемого прибора, механизм формовки 10 проволочной петли с выполненным в виде одного 11 или двух 11, 12 электромагнитов привода, пространственного перемещения "носика" упругой V-образной проволочной рамки 13, расположенного со стороны тыльной поверхности "Г" над плоскостью "B" рабочей площадки инструмента, при этом Ч-образная рамка имеет ветви, кинематически связанные с соответствующими якорями электромагнитов 11 (12).

Держатель 6 инструмента 5 выполнен из металла в виде L-образного кронштейна

14, вертикальное плечо которого неподвижно закреплено на несущем кронштейне 7, а горизонтальное плечо — обрамлено упругой

П-образной рамкой 15 с утолщенной перемычкой, над которой размещен на собственном кронштейне с возможностью взаимодействия с ней индуктивный(бесконтактный) датчик 9 вертикальных перемещений инструмента 5, плоские ветви обрамляющей рамки соединены с горизонтальным плечом L-образного рычага держателя 6, и образуют в месте соединения горизонтальные шарниры внутреннего трения, при этом в утолщенной перемычке перпендикулярноо оси шарниров тыльной стороной "Г" к ним клеммовым зажимом закреплен инструмент 5, а также державка

"крючка" 16 (на фиг.1, 5 не показан, см. фиг, 2, 3. 4, 6, 7, причем непосредственно "крючок" 16 расположей в плоскости "В" рабочей площадки инструмента 5 на расстоянии "С" от него (фиг.2,6), которое дает возможность использовать при обработке прибора попеременно; для сварки — инструмент 5, а для прикладывания неразрушающего контрольного тянущего усилия к полученной петле межсоединения — "крючок" 16, зажимные губки 3 выполнены в виде закрепленных на несущем кронштейне 7 упруго смыкающихся лепестков, связанных посредством соответствующих тяг с приводом, выполненном в виде одного или двух электромагнитов 4, которые закреплены на несущем кронштейне 7 симметрично и перпендикулярно плоскости смыкания лепестков.

На L-образном рычаге 14 держателя 6 с обеспечением акустического контакта установлен привод УЗ вЂ” колебаний 17, выполненный в виде набора пьезопластин, установленных со стороны противоположной. месту примыкания горизонтального плеча рычага, а в вертикальном плече рычага имеется снижающая акустические потери полость обрамленная тонкостенными перемычками 18 (фиг.1 — 13).

Устройство для микросварки работает следующим образом, Приводом позиционирования 8 несущей кронштейн 7 перемещается по координатам Х, Y, Z, р таким образом, что сварочный инструмент 5, с заправленной в его капиллярное отверстие микропроволокой 2, и имеющий необходимый для микросварки избыток материала ("хвостик") под плоскостью "В" своей рабочей площадки, устанавливается из исходного положения в положение над первой контактной площадкой корпуса неразваренного полуфабриката полупроводникового прибора, затем при опускании (тем же приводом 8) осуществляется первая сварка проволоки 2 к контактной площадке, сжатие соединяемых элементов при этом обеспечивается за счет сопротивления изгибу упругой. П-образной рамки 15, в утолщенной перемычке которой закреплен инструмент 5, конкретные усилия сжатия соединяемых элементов для первой и второй сварки индивидуально для каждой перемычки программируются и обеспечиваются в зависимости от соответствующих им вертикальных перемещений утолщенной перемычки, которые регистрируются бес1808589 контактным (в данном случае — индуктивнйм) датчиком, при этом горизонтальное плечо держателя 6 инструмента 5 служит механическим упором изгибающейся рамки

15. Активирующая процесс в зоне микросварки ультразвуковая энергия от привода

17 УЗ вЂ” колебаний передается через держатель инструмента 6 (14, 15) и инструмент 5, которые в данном случае служат волноводами.

После осуществления первой сварки инструмент 5 позиционируется по заданной траектории и по достижении им верхней точки траектории "носик" проволочной рамки f3 механизмом формовки 10 выводится с тыла во фронт инструмента 5 и формирует тем самым на нисходящий ветви образуемого проволочного межсоединения дополнительный короткий участок "в" (фиг.2, 3, b, 7).

Пространственные перемещения "носика" рамки 13 при его выведении осуществляются по радиусам Ri, R2(R) (фиг,1, 3, 5, 7) при срабатывании электромагнитов 11 (12) и выборке соответствующих зазоров S<(Sz) до нуля.

После этого вначале инструмент 5 приводом 8 при сжатой губками 3 проволоке 2 по заданной траектории перемещается вниз к первой контактной площадке кристалла и осуществляет второе присоединение (аналогично первому), завершая тем самым образование проволочного межсоединения контактных площадок корпуса и .кристалла, а затем — перемещением от второй сварки осуществляет отрыв микропроволоки 2 без нарушения сварочного соединения и с обеспечением (вновь) требуемого избытка проволоки под рабочим торцом инструмента 5.

При обесточивании электромагнитов 4 привода зажимных губок 3, последние под действием пружины смыкаются и усилием

F зажимают проволоку (фиг.4, 6), при подаче напряжения штоки электромагнитов 4 .втягиваются и посредством соответствующей тяги разводят лепестки губок 3, высвобождая проволоку 2, при этом стабильность и качество процесса микросварки гарантируется минимизацией массы подвижных элементов, симметричностью их расположения на несущем кронштейне 7 перпендикулярно плоскости смыкания лепестков губок 3. Затем держатель 6 (14, 15) вновь перемещается приводом 8 по координатам

Х, V, Z, Р, например, на расстояние "С" (фиг.2. 6) с тем, чтобы обеспечить подвод рабочего органа "крючка" 16 под петлю межсоединения (фиг.6) и приложения к ней нервзрушающего контрольного тянущего усилия, конкретная величина которого программируется в зависимости от соответствующего ей вертикального перемещения утолщенной перемычки П-образной рамки

15 держателя 6, которое регистрируется бесконтактным датчиком 9 (аналогично, как при обеспечении заданного усилия сжатия соединяемых элементов, только в обратную сторону), после чего "крючок" 16 выводится приводом 8 из-под петли, сварочный инст5

10 ляемых заказчиком к изготавливаемым полупроводниковым приборам и анализа результатов вышеописанного активного неразрушающего контроля прочности петли каждого межсоединения внешнее устройст25 во управления (в заявке не рассматривается), либо адаптивно изменяет технологические режимы введения энергии в зону сварки, величины и динамику переме30 щений, либо останавливает процесс проволочного монтажа ввиду брака прибора.

Отсюда следует., что предлагаемое устройство для микросварки по сравнению с известными техническими решениями имеет улучшение и расширенные функциональ35 ные возможности; во-первых, за счет введения в его состав дополнительного механизма формовки пет-. ли межсоединения, в связи с чем улучшается качество монтажа, так как снижается

40 вероятность закороток от встречного бокового " ролегания" петель межсоединений; во-вторых, так как обеспечивается возможность технологической адаптации при проведении автоматического проволочного монтажа за счет возможности крепления в

45 держателе инструмента дополнительного рабочего органа ("крючок") для прикладывания к петлям межсоединений регистрируемого неразрушающего контрольного тянущего усилия; в-третьих, так как достигнута универсальность — можно применить различные методы микросварки: термокомпрессией (с нагревом), термозвуком (с подогревом), ультразвуком (без нагрева) — при использовании соответствующего сварочного. инструмента.

При этом обеспечена конструктивная совместимость держателя сварочного инст50

55 румент 5 устанавливается либо в исходное положение (если данное межсоединение было последним в развариваемом полупроводниковом приборе, или если результат

15 контроля был отрицателен), либо в положение над точкой первой сварки следующего межсоединения, и так далее до полкой разварки всех межсоединений полуфабриката полупроводникового прибора, 20 В зависимости от требований предъяв1808589 румента и привода УЗ-колебаний, а в верхнем плече рычага держателя имеется снижающая акустические пбтери полость; в-четвертых, за счет минимизации подвижных масс (перемещаются только проволочная и тонкостенная рамки, проволочные тяги, штоки-якоря электромагнитов. лепестки зажимных губок), чем обеспечивается высокая производительность и прецизионность проволочного монтажа, а, кроме того, предлагаемое устройство для микросварки имеет улучшенные эксплуатационные свойства по сравнению с прототипом так как обеспечена взаимозаменяемость держателей инструмента, поскольку конструктивно отсутствует место склейки с тензодатчиком, а силовая характеристика в зависимости от деформации упругой рамки держателя инструмента вводится во внешнее устройство управления (в заявке не рассматривается) B режиме

"Обучение", Формула изобретения

1. Устройство для микросварки, содержащее механизм подачи проволоки. зажимные губки с приводом, сварочный инструмент, закрепленный в держателе, смонтированном на несущем кронштейне и выполненном в виде L-образного рычага, привод перемещения несущего кронштейна, держатель закреплен на несущем кронштейне с возможностью взаимодействия с датчиком перемещения инструмента, о т ли ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения эксплуатационных свойств и повышения качества монтажа путем расширения функциональных возможностей, оно снабжено ìåханизмом формовки проволочной петли с приводом его пространственного перемещения, механизм формовки выполнен в ви5 де упругого элемента с V-образной формой рабочей части. шарнирно закрепленного на несущем кронштейне и кинематически связанного с приводом его перемещения, зажимные губки снабжены тягой и выполнены

10 в виде закрепленных на несущем кронштейне упругих лепестков, связанных посредством тяги с приводом, который закреплен на несущем кронштейне симметрично и пер-, пендикулярно к плоскости смыкания лепе15 стков, держатель инструмента снабжен крючком для прикладывания контрольного усилия к петле, полученной после сварки.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что оно снабжено приводом для

20 УЗ-колебаний, выполненным в виде набора пьезопластин, закрепленного в держателе инструмента с возможностью акустического контакта с ним, а одно из плеч L-образного рычага держателя инструмента выполнено в

25 виде двух параллельно расположенных элементов, связанных между собой тонкостенными перемычками, 3. Устройство по п,2, от л и ч а ю щ е ес я тем, что перемычки выполнены с V-об30 разным сечением или С-образным сечением, 4, Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что перемычки выполнены с прямоугольным сечением и расположены либо па35 раллельно плоскости рычага, либо перпендикулярно к ней, 1808589

1808589

1808589

1808589

1808589

1808589

Корректор М.Максимишинец

Редактор

Заказ 1244 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Составитель В.Белкин

Темред M.Ìoðãåíòàë

ft ФЬГ 1y iS

E-b

1Е 15 фЬГ 1.Г