Способ автоматического регулирования процесса микросварки и устройство для его осуществления

Способ автоматического регулирования процесса микросварки и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«» 74562 j

Союз Советскнк

Соцналнстнческнк

Республнк (61) Дополнительное к авт. саид-ву (51)м, Кл.2

В 23 К 19/04

В 23 К 11/24 (22) Заявлено 2012.77 (21) 2558902/25-27

I с присоединением заявки ¹â€”

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 07.0780. Бюллетень № 25

Дата опубликования описания 10. 07. 80 (53) УДК б 2 1 . 7 91. 1б (088.8) (72) Авторы изобретения

В. М. Колешко и,A. В. Гулай

Институт электроники AH Белорусской ССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА

МИКРОСВАРКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов сборки микроэлектронной аппаратуры и может

:быть использовано при разработке asтоматических устройств для микросварки и пайки при сборке полупроводниковых приборов, интегральных схем и электронных наручных часов.

В настоящее время известен широкий класс способов и устройств для авто- 10 матического управления процессом микросварки. Один из известных способов основан на изменении сварочного тока в прямопропорциональной зависимости от величины акустической проводимости 15 зоны соединения (11. Устройство для реализации способа состоит из ультразвукового генератора, пьезоэлектрических преобразователей усилителя, детектора, компаратора, источника 2О опорного напряжения, модулятора и реле времени.

Данный способ и устройство для

его реализации основаны на измерении акустических параметров эоны соеди 25 нения. Однако при формировании соединения гораздо важнее знать электрические параметры, так как в конечном итоге они оказывают решающее влияние на характеристики собранного арабо- 3Q

2 ра. Управляя процессом микросварйи и пайки по электрическим параметрам соединения, можно повысить процент выхода годной продукции, быстродействие интегральных схем, их экономич-. ность и другие характеристики.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ, при котором к соединяемым элементам прикладывают синусоидальное напряжение, по крайней мере, одной частоты и осуществляют регулирование процесса по измеряемому электрическому параметру в контакте (2), Устройство для реализации данного способа содержит задающий генератор, усилитель мощности, реле времени, акустическую систему, измерительный генератор, соединенные последовательно, и цепь обратной связи, состоящую из регулиру" ющего устройства, дифференцирующего устройства и блока деления (3).

Недостатком данного способа и устройства является то, что измеряемая величина контактного сопротивления: присоединяемый вывод-сварочный инструмент, не в достаточной степени характеризует качество формируемого со; =единения. Кроме того, на качество работы интегральных схем в значитель745621 ной степени влияет не только значе ние контактных сопротивлений микросварных соединений, но и нелинейность данных сопротивлений, что не учитывается при управлении процессом микросварки по данному методу.

Целью изобретения является повышение точности регулирования, а также качества и воспроизводимости качества соединений.

Эта цель достигается тем, что в ка-)0 честве измеряемого электрического параметра используют коэффициент нелинейных искажений в контакте соединяемых" элементов и устанавливают длительность процесса микросварки, равной отношению начального значения 15 коэффициента нелинейных искажений к его производной по времени.

Данный способ может быть осуществлен устройством новой конструкции, отличием которого является то, что в $0 него введен измеритель нелинейных искажений, вход которого соединен с выходом усилителя, а выход соединен с регулирующим устройством и со входами дифференцирующего и запоминающего устройств, выходы которых подключены ко входам блока деления,а выход последнего соединен-с реле времени.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства, реализунщего предлагаемый способ; на фиг. 2 — кривые коэффициента нелинейных искажений.

В процессе микросварки происходит схватывание соединяемых элементов по отдельным „ . -пятнам. Линии тока, проходящего через контакт, искривляются вследствие небольшой площади (, -пя тен, С увеличением напряжения, приложенного к соединяемым элементам, линии тока искривляются больше, что ведет к нелинейности сопротивления 40 контакта. При подаче напряжения в виде неискаженной синусоиды ток через контакт содержит высшие гармонические составляющие. О нелинейности сопротивления контакта можно судить по величине коэффициента нелинейных искажений(коэффициента гармоник) тока. через контакт

Z =fr.ф с 2 50 или коэффициента i-той гармоники

Й =..7,/Д где j — значение первой гармоники

I тока через контакт; значение i-той (i =. 2, 3...) гармоники тока.

Нелинейность сопротивления контакта можно оценивать также затуханием нелинейности:

60 или затуханием нелинейности i-той гармоники ( К= nЮ

Для увеличения точности контроля можно использовать метод комбинационных у5 частот, подавая на соединяемые элементы напряжение двух или трех чзмерительных частот.

В процессе микросварки увеличивается число оС -пятен и их размеры, уменьшается искривление линий тока через контакт, за счет чего уменьшается нелинейность сопротивления контакта.

Длительность процесса микросварки выбирают в зависимости от величины начального значения коэффициента нелинейных искажений и от скорости из- менения его в начале процесса микросварки.

Чем выше значение коэффициента нелинейных искажений в начале процесса микросварки, тем больше длительность процесса микросварки (кривые 2, 3) .

Время сварки меньше в том случае, когда начальная скорость уменьшения коэффициента нелинейных искажений больше (кривые I III) . Поэтому длительность процесса микросварки устанавливают равной отношению начальных значений коэффициента нелинейных искажений и его производной по времени.

Устройство, реализующее способ, содержит задающий генератор 1, усилитель 2 мощности, реле времени 3, акустическую систему 4, соединяемые элементы 5, измерительный генератор б, усилитель 7, измеритель 8 нелинейных искажений, регулирующее устройство 9, дифференцирующее устройство 10, запоминающее устройство 11, блок 12 деления.

Работает данное устройство для автоматического регулирования процесса микросварки следующим образом.

Электрические колебания задающего генератора 1, усиленные с помощью усилителя мощности 2, через реле времени 3 подают на вход акустической системы 4, с помощью которой ультразвуковые колебания вводят в зону соединения. На соединяемые элементы 5 подают электрическое напряжение синусоидальной формы с выхода генератора б. Сигнал, пропорциональный току через контакт, поступает, через усилитель 7 на вход измерителя 8 нелинейных искажений. Выходным напряжением измерителя 8 управляют мощностью электрических колебаний с помощью регулирующего устройства

9. Кроме того, выходное напряжение измерителя 9 поступает на входы дифференцирующего 10 и запоминающего 11 устройств. Последнее производит запоминание начального значения коэффициента гармоник, которое подается на один из входов блока деления 12.

На другой вход блока деления поступает сигнал с выхода дифференцнрующего устройства 10, пропорциональный производной начального значения коэффициента гармоник по времени. Выход745621

Формула изобретения ау г

Сф

Составитель В. Катин

Редактор И. Гохфельд Техред О, Легеэа Корректор Г. Назарова

- 1

Тираж 1160 Подписное

UHHHTIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3858/8

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул, Проектная, 4 ным. напряжением блока деления 12, пропорциональным отношению начальных значений коэффициента нелинейных искажений и его производной, устанавливают длительность процесса микросварки с помощью реле времени 3. 5

Использование разработанных способа и устройства для автоматического регулирования процесса микросварки при соединении алюминиевой проволоки диаметром 40 мкм с золотым покрытием толщиной 1 мкм на подложке из кремния приводит к увеличению усилия на отрыв в 2,0-2,5 раза, воспроизводимость качества возрастает в среднем на 20%. Для микросварки используется акустическая система, состоящая из ,ферритового преобразователя, имеющего резонансную частоту 75 кГц, конического концентратора и инструмента, совершающего иэгибные колебания.

1. Способ автоматического регули» рования процесса микросварки, преи- 25 мущественно ультразвуковой, при котором к соединяемым элементам прикладывают синусоидальное напряжение, по крайней мере, одной частоты и осуществляют регулирование процесса по Qp измеряемому электрическому параметру в контакте, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования, качества и воспроизводимости качества соединений, в ка- З честве измеряемого электрического параметра используют коэффициент нелинейных искажений в контакте соединяемых элементов и устанавливают длительность процесса микросварки, равной отношению начального значения коэффициента нелинейных Искажений к

его производной по времени.

2. Устройство для осуществления способа автоматического регулирования процесса микросварки, содержащее задающий генератор, усилитель мощности, реле времени, акустическую систему, измерительный reнератор, соединенные последовательно и цепь обратной связи, состоящую из регулирующего устройства, дифференцирующего устройства и блока деления, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования, качества и воспроизводимости качества соединений, в устройство введен измеритель нелинейных искажений, вход которого соединен с выходом усилителя, а выход соединен с регулирующим устройством и со входами дифференцирующего и запоминающего устройств, выходы которых подключены ко входам блока деления, а выход последнего соединен с реле времени.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 265320, кл. В 23 К 11/24, 1970.

2. Патент США Р 3763545, кл. 29/470, 1974.

3. Патент США Р 3734382, кл. 228-1, 1973.