Устройство для ультразвуковой сварки

Устройство для ультразвуковой сварки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву—

r (22) Заявлено 04.1230 (21) 3211754/25-27

151) М К 1 з

В 23 К 20/10 сприсоединениемзаявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений н открытий (53) УДК621 791 .16.037(088.8) Опубликовано 07088?, Бюллетень ¹ 29

Дата опубликования описания 07.08,82 (54) УСтРОЙСтВО gJIH YJIbTPABBYI.3В0А

Недостатком такого устройства является сложность его наладки в работе, что вызывает нестабильность процесса сварки и низкую воспроиэводимость качества соединений.

Известно также устройство для ультразвуковой сварки, в котором инструмент выполнен в виде усеченного в фокусах эллипсоида вращения с суммой длин фокальных радиусов, кратной длине полуволны ультразвуковых колебаний, распространяемых в нем (33.

Недостатком этого устройства ялвяется низкое согласование ультразвуковой колебательной системы с нагрузкой, что снижает качество сварки.

Наиболее близким техническим решением.к изобретению является устройство для ультразвуковой сварки, содержащее преобразователь, соединенный с волноводом, и инструмент, установленный в волноводе перпендикулярно

его оси Г4).

Недостатком известного устройства является низкое значение сфокусированной энергии колебаний в зоне сварки, что снижает качество сварки.

Делью изобретения является повьвюе.ние качества сварных соединений и стабильность режима работы эа счет

Известно устройство для ультразвуковой сварки, содержащее преобразователь, соединенный с волноводом, выполненным в виде вилки с зубцами, имеющими разные коэффициенты трансформации, и инструмент для иэгибных колебаний (2) .

Изобретение относится к области обработки материалов давлением с ультразвуком и может найти: применение в электронной промышленности, например, на операциях сборки полупроводниковых приборов и интегральных схем.

Известно устройстоя для ультразвуковой сварки, содержащее преобразователь, соединенный с волноводом, 10 и инструмент для изгибных колебаний со вставкой более. высокой добротности, установленный в пучности продольной волны волновода t1) .

Недостатком известного устройства является то, что в процессе работы от сварки к сварке происходит рассогласование резонансного режима, обус.ловленное тем, что вставка и стержент инструмента обладают различными коэффициентами линейного расшире.ния под воздействием теплового потока, образующегося при ультразвуковых колебаниях инструмента.

948581 фокусированного ввода колебаний в инструмент.

Цель достигается тем, что в устройстве содержащем преобразователь, соединенный с волноводом, и инструмент, установленный в волноводе пер- 5 пендикулярно его оси, волновод выпол.нен в виде эллипсоида вращения,усеченного в одном из фокусов и соединенного с преобразователем в плоскости сечения, при этом инструмент ус- )О тановлен в фокальной плоскости эл- < липсоида, а сумма длин фокальных радиусов эллипсоида кратна полуволне распространяющихся в нем колебаний.

На чертеже изображено предлагаемое 5 .устройство.

Устройство содержит преобразователь 1 с волноводом 2 и установленный в нем инструмент 3. Волновод 2 выполнен в виде эллипсоида вращения, усеченного в одном из фокусов

F и соединенного с плоскостью сечения (фокус F ) с преобразователем, а инструмент 3 установлен в фокальной плоскости (фокус F ) перпендикулярно оси волновода, при этом сумма длин фокальных радиусов г„ и г волновода кратна полуволне распространяющихся в нем колебаний. На чертеже также приведены эпюры колебаний инструмента с собственной амплиту ,дой А< и суммарной амплитудой Ag от внешней возмущающей силы, вызывающие локальное смещение фокуса Г вдоль оси волновода.

Устройство работает следующим 35 образом.

Ультразвуковые колебания от преобразователя 1 через волновод

2 вводятся в инструмен 3. Ось инструмента, размещенная в QoKyce 40

F+ волновода, за счет интенсификации колебаний перемещается в направлении оси волновода на расстояние, большее„ чем ось инструмента на граниде с поверхностью волновода.

Это вызывает дополнительный изгиб оси инструмента от воздействия внешней возмущающей силы. Кроме изгиба оси инструмента от этой силы, в нем происходят и собственные изгибные колебания, которые в сумме увеличивают общую амплитуду колебаний инструмента на торцах.

В данном устройстве дополнительное увеличение изгиба оси инструмента происходит. за счет увеличения амг@ итуды колебаний в фокальной точке F< . Этот эффект происходит вследствие фокусирования энергии колебаний в фокальной точке волновода, выполненного в виде эллипсоида вра- щения.

Такой локальный характер ввода амплитуды колебаний в инструмент приводит к тому, что ось инструмента в фокальной точке перемещается за 65 каждый полупериод на величину амплитуды большую, чем ось инструмента на границе крепления по поверхности волновода. Изгиб оси инструмента происходит в фокальной точке на величину, равнфую разности амплитуд колебаний в точке F и на поверхности волновода в этом сечении. Следует отметить, что использование эллиптического волновода позволяет повысить точность согласования и снизить трудоемкость при его креплении, например, пайкой инструмента в волноводе по сравнению с другими, обеспечивающими увеличение амплитуды колебаний. Использование эллиптической геометрии волновода позволяет получить новый эффект колебаний в фокальном сечении крепления инструмента и этим вызвать его дополнитель- ный изгиб.

Геометрия непосредственно самой фигуры эллипса обеспечивает постоянство сумм длин фокальных радиусов.

Это позволяет. передавать колебания от преобразователя (в фокальной плоскости точки F„ F ).

При этом вся энергия колебаний от преобразователя вводится в фокус F волновода и передается в инструмент. Кратность суммы длин фокальных радиусов длине полуволны колебаний, распространяющихся в волноводе, обеспечивает постоянство резонансного режима всех длин волн сходящихся в фокус F< . Такой прием позволяет создать стабильность режима работы инструмента. Кроме того, эллиптическая геометрия волновода создает (по сравнению,д волноводами известной геометрии) при нагрузках повышенную жесткость. Увеличение жесткости волновода под нагрузкой снижает его деформацию и тем самым стабилизирует era механику †. волноводные свойства. ,Цонолнительный изгиб оси инструмента, установленного в фокальной плоскости эллиптического волновода, достигается эа счет разности амплитуд колебаний в фокусе F< и на боковой поверхности волновода.

В инструменте возникают собственные ультразвуковые колебания, частота и вид (продольные, изгибные) которых определяется размерами инстру мента. При этом ось инструмента еще дополнительно изгибается вследствие разности амплитуд по сечению волновода. Поэтому под внешей возмущающей силой подразумевается механическое воздействие на ось инструмента под усилием смещения с величиной, равной разности амплитуд по сечению волновода.

Физическая сущность дополнительного увеличения амплитуды в фокаль— ной точке Г волновода заключается

948581

Формула изобретения

Составитель В. Катин

Редактор Н. Багирова Техред Ж. Кастелевич Корректор:".Êîðîëü

Заказ 6073/12 Тираж 1153 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал Щ1П "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 в том, что эта точка является фокусом, в котором сходятся пучности колебаний всех кратных сумме длин фокальных радиусов полуволн ультразвуковых колебаний. В этой точке наблюдается наибольшая интенсивность 5 колебаний и величина амплитуды по сравнению с другими зонами в фокальном сечении.

Установлено. что при мощности 3 Вт амплитуда колебаний волновода в фо- 30 кальной точке равнялась 1,8 мкм, а в крайних точках сечения, т.е. на поверхности .волновода, она составила

0,6-0,8 мкм.

Таким образом, данное устройство обеспечивает в каждом эксперименте более высокую прочность соединений, а рассеивание д прочности в два раза меньше, т.е. повышается стабильность соединений.

Устройство для ультразвуковой сварки, содержащее преобразователь, соединенный с волноводом, и инструмент, установленный в волноводе пер= пендикулярно его оси, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения .качества сварных соединений и стабильности режима работы за счет фокусированного ввода колебаний в инструмент, волновод выполнен в виде эллипсоида вращения, усеченного в одном из фокусов и соединенного с преобразователем в плоскости сечения, при этом инструмент установлен в фокальной плоскости эллипсоида, а сумма длин фокальных радиусов эллипсоида кратна полуволне распространяющихся в нем колебаний.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 539712, кл. В 23 К 20/10, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 564126, кл. В 23 К 20/10, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 575189, кл. В 23 К 20/10, 1976.

4. Рыдзевский A.Ï., Беляков A.È., .Онегин Е.Е. Ультразвуковая сварка в микроэлектронике. Обзоры по электронной технике. М., Электроника, 1972, вып. 7/234,.с. 5, 10 (прототип).