Способ ультразвуковой сварки

Способ ультразвуковой сварки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соаетскик

Сециалистнчеспик

Республик

< «647086

:ПТь

1 (51) М. Кл, В 23 К 19/04 (6E) Дополнительное к авт. свид-ву (32) Заявлено 29.11.76 (21) 2424447/25-27 с присоединением заявки _#_a (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 791. 16 (088,8) Опубликовано 150279,Бюллетень № 6

Дата опубликования описания 150279

A.A..Êîýè÷ и Н.Ф.Ступак (72) Авторы изобретения.P1) Заявитель.(54) СПОСОБ УЛЬТРАЭВУКОВОЙ СВАРКИ

Изобретение относится к областй ультразвуковой сварки и может быть применено при сборке полупроводниковых приборов и микросхем.

Известны способы ультразвуковой сварки, по которым для устранения нестабйльности частоты механического резонанса преобразователя на воспроизводимость качества соединений применяют однофазовое модулирование частоты возбуждающего сигнала flj .

Поскольку даже незначительная расстройка частоты механического резонанса преобразователя значительно уменьшает амплитуду его ме-" ханических колебаний, то это приводит к необходимости увеличивать время сварки, что снижает производи= тельность оборудования.

К недостаткам этого способа отно" сится также ослабление полученного соединения при отделении и подъеме инструмента, низкая стабильность прочности соединений, обусловленная отсутствием управления процессом сварки по прочности соединения.

Известен способ ультразвуковой сварки, по которому производят автоматическое выключение возбуждающего преобразователь генератора (2) .

Отличительной особенностью этого способа является автоматическое выключение ультразвукового генера тора по достижении необходимой прочности соединения, критерием которой является уменьшение амплитуды колебаний инструмеита под действием тормозящей силы, развиваемой образующимся соединением, до определенной величины.

Надо отметить, что после выключения генератора сигнал, воэбу;кдающий преобразователь становится равным .нулю, а следовательно, равен нулю и сигнал обратной связи, используемый в схеме автоподстройки, последняя теряет информацию о частоте механического резонанса преобразователя и частота колебаний задающего генератора становится отличной от частоты механического резонанса.

Поэтому в начале каждой последующей операции сварки, частота сигнала, возбуждающего преобразователь, не будет равна частоте механического резонанса до тех пор, fIQ» ка не произойдет захват частоты механического резонанса.

647086

Кроме. этого, при работе в режиме захвата система автоподстройки имеет меньшую помехоустойчивость, чем при работе в установившемся режиме, поэтому при работе в значительной мере увеличивается вероятность, что захват частоты механического резонанса не произойдет, амплитуда колебаний будет мала и сварка не произойдет.

При сварке по данному способу полученное соединение ослабляется при отделении инструмента от образо- 10 вавшегося сварного соединения, Таким образом, недостатками этого способа сварки являются низкая производительность и стабильность процесса сварки. l5

Наиболее близким по своей технической сущности к данному способу является способ ультразвуковой сварки с автоподстройкой частоты, при котором в начальный период сварки амплитуду колебаний инструмента планно увеличивают, затем стабилизируют ее в течение времени 0,04 — 1 сек, после чего скачкообразно уменьшают на 1/3 от максимального значения (3) .

Особенностью указанного способа является то, что отделение инструмента производят при наличии в нем колебаний, благодаря чему в значительной мере устраняется эффект ослабления полученного соединения на операции отделения инструмента.

Однако уменьшение амплитуды колебаний до нуля после отделения инструмента, при применении систем автоподстройки частоты, приводит к снижению производительности и стабильности прочности соединений, Таким образом, недостатками указанного способа сварки являются низкая производительность и стабильность 40 прочности соединений.

Целью изобретения является увеличение производительности и стабильности процесса сварки с применением систем автоподстройки часто- 45 ты.

Поставленная цель достигается тем, что после уменьшения амплитуды колебаний на 1/3 от максимального значения, производят ее дальнейшее плав- 50 ное уменьшение до уровня, лежащего в пределах от 1/4 максимального значения амплитуды колебаний до ее величины, равной порогу чувствительности системы автоподстройки, после чего амплитуду колебаний оставляют на этом уровне до начала следующего цикла сварки.

На фиг. 1 представлен график изменения амплитуды колебаний инструмента; на фиг. 2 — график изменения частоты задающего генератора и механического резонанса преобразователя.

Суть способа заключается в следующем. 65

Перед сваркой настраивают систему автоподстройки на удержание частоты механического резонанса преобразователя, подав на преобразователь возбуждающий сигнал с ультразвукового генератора, частотой которого управляет система автоподстройки.

В начальный момент сварки ампли- туду колебаний инструмента плавно увеличивают от некоторого первоначального уровня, который выбирается из тех соображений, чтобы эти колеьания не оказывали заметного влияния на контактные поверхности (например, меньше x/4 максимальной амплитуды колебаний при сварке), но был достаточен для нормального функционирования системы автоподстройки, т.е. был больше или равен порогу чувствительности этой системы, до величины, необходимой для сварки (участок кривой аЬ ) фиг, 1. Это плавное увеличение амплитуды колебаний инструмента производят плавным увеличением амплитуды возбуждающего сигнала.

Вместе с тем следует отметить, что в ряде случаев при применении высокодобротных копебательных систем (например, с добротностью Я = 200300) оказывается возможным увеличивать возбуждающий сигнал скачкообразно. Плавное увеличение амплитуды колебаний инструмента обеспечивается в этом случае эа счет переходной характеристики колебательной системы. Так, в случае применения колебательной системы с резонансной частотой .р = 60 кГц и добротностью

Q =- 300 единиц, постоянная времени ее составит:

Q 300

%- I,7 мсек

1рС bOOOO,« а время переходного процесса 3%=

5,1 мсек, что вполне достаточно для практики. ы начальный период (участок ab происходит разрушение окислов контактирующих поверхностей, удаление пленок влаги и остатков окислов. Далее амплитуду колебании возбуждающего сигнала стабилизируют на оптимальном уровне, характер изменения амплитуды колебаний инструмента в этом случае можно определить из формулы A = )К(), где Цамплитуда возбуждающего сигнала;K(4)передаточная функция колебатЕльной системы. при работе колебательной системы s режиме постоянной скорости, амплитуда колебаний инструмента на участке br будет практически постоянной, при работе в режиме постоянной силы, амплитуда колебаний инструмента будет уменьшаться с образованием соединения иэ-за торможения инструмента (участок Ьг ), Процесс образования соединения длится 0,04-: 1 сек. По достижении максимальной прочности соединения осу647086

Формула изобретения

Вп

Составитель В.Катин

Редактор A.Aáðàìîâ,техред О. Андрейко корректор и Гоксич

Заказ 210/8 Тираж 1221 Подписное

ЦНИИПИ ГосударственнОго комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35в Рараская наб. д.4)5

Филиал ППП Патент, r.ужгород, ул.Проектная,4 ществляют резкий спад амплитуды ко-; лебаний инструмента (участок q ), умен ьшая амплитуду возбуждающего сигнала на 1/3 от максимального ее значения при сварке. Этим устраняют причину разрушения полученного сварного соединения. После этого производят плавный спад амплитуды колебаний (участок g e),,который осуществляют плавным уменьшением амплитуды возбуждающего сигнала, обеспе- чивая отделение сварочного наконеч- IO ника от 1 роволочного вывода, не оказывая значительного воздействия на качество уже полученного соединения.

Этот спад осуществляется не до яуля, а до уровня, лежащего в пре- )5 делах от 1/4 максимального значения амплитуды колебаний во время сварки, до порога чувствительности системы автоподстройки (кривая це ) и оставляют ее на этом уровне до начала следующей операции сварки (участокеа ), так как сигнал, возбуждающий преобразователь не равен нулю за весь цикл работы сварочной машины, то постоянно отличен от нуля и сигнал обратной связи, используемый в схеме автоподстройки, поэтому схема автоподстройки все время поддерживает частоту генератора т „, равной частоте механического резонанса преобразователя 1рР . При работе режим30 захвата исключается, благодаря чему увеличивается стабильность процесса сварки.

При работе по данному способу сварки время захвата t исключается, что и позволяет увеличить производительность.

Таким образом применение предлагаемого способа сварки позволяет увеличить производительность и с1а. бильность процесса сварки.

Способ ультразвуковой сварки с применением систем с автоподстройкой частоты, при котором увеличивают амплитуду колебаний инструмента в начальный период сварки, стабилизируют ее в течение времени 0,04

1 сек, скачкообразно уменьшают на

1/3 от максимального значения, о тл и ч а ю щ и .й с я тем, что, с целью увеличения производительности и стабильности процесса сварки, после скачкообразного уменьшения ампли— туды колебаний производят ее дальнейшее плавное уменьшение до уровня, лежащего в пределах от 1/4 максимального значения амплитуды колебаний во время сварки до порога чувствительности системы автоподстройки и оставляют ее на этом уровне до начала следующего цикла сварки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .

1, Рыдзевский A Ï. и др. Эффективность частотной модуляции при ультразвуковой микросварке, Автоматическая сварка, М 11, 1972, с. 54-57.

2. Автоматическое дозирование энергии при ультразвуковой сварке Экспресс-информация, Сварка

945, 1973 11-13.

3. Авторское свидетельство СССР

В 365224, кл. В 23 к 19/04, 1973