Устройство для ультразвуковой сварки Советский патент 1986 года по МПК B23K20/10 B06B3/00 

Изобретение относится к области оборудования для ультразвуковой сварки, в частности для ультразвуковой сварки полупроводниковых приборов и интегральных схем.

Целью изобретения является повышение качества сварных соединений за счет уменьшения паразитных изгибных колебаний низкой частоты.

На фиг.1 показано устройство для ультразву-ковой сварки, общий вид; на фиг.2 - направления распространения волн.

Устройство содержит отражающую накладку 1, конусообразную выборку 2 в отражающей накладке, дисковые пье- зозлементы 3, трансформатор 4 скорости, сварочный инструмент 5, конусообразную выборку 6 в трансформаторе скорости, излучатель 7 и излучающую накладку 8.

Пьезозлементы 3 расположены по экваториальному диаметру излучателя 7 перпендикулярно продольной оси преобразователя. Трансформатор 4 скорости (волновод) служит для усиления ультразвуковых колебаний и имеет конусообразную выборку 6, направленную верщиной к излучателю, тем самьм играет роль уголкового отражателя для прямой продольной волны. Угол растра ot лежит в пределах 180 .

Диаметр излучателя 7, имекш1его форму шара, равен половине длины волны А/2. Шарообразная форма излучателя 7 позволяет концентрировать ультразвуковые колебания, так как размер по экваториальному диаметру значительно больше диаметра начала трансформатора скорости. Конусообразная выборка 2 в отражаиячей накладке 1 направлена вершиной от пьезоэлемен- и служит уголковым отражателем для обратной волны, тем исключая взаимодействия ее с прямой вол- ной. Угол растра составляет0« ed 180 , а глубина равна /8.

Прямая волна 9, падая на поверхность отражающей накладки, частично превращаясь в обратную волну 10, нап равлена к центру излучателя, так как его поверхность сферическая. Волна 10 отражается от поверхности конусо

образной выборки 11 перпендикулярно направлению прямой волны, в результате этого не наблюдается взаимодействия отраженной волны 10 с прямой волной 12, которое ведет к образованию стоячих волн, модуляции прямой волны, что способствует образованию паразитных изгибных колебаний сварочного инструмента низкой частоты. Аналогичное явление происходит и на торце трансформатора скорости. Прямая волна 12, падая на конусообразную поверхность торца волновода, отражается перпендикулярно направлению прямой волны и таким образом исключается взаимодействие прямой 12 и отраженной 13 волн.

При подаче на излучатель напряжения возбуждения амплитудой, равной

250-300 В, амплитуда механических колебаний ультразвуковой частоты составляет мкм, при этом паразитные колебания низкой частоты достигают величины 0,3-0,5 мкм по сравнению с другими ультразвуковыми устройствами, где они соответственно были 3- 4 мкм полезные и 4-Ь мкм (паразитные) низкочастотные. Наряду с этим КПД предлагаемого устройства повысился на 10-151, так как концентрация ультразвуковой энергии происходит не только за счет конусообразной формы трансформатора скорости, но также за счет шарообразной формы излучателя

и уменьшения паразитных изгибных колебаний низкой частоты сварочного инструмента. Это обусловлено тем, что наличие этих колебаний вынуждает располагать сварочный инструмент

в узле, а не в пучности продольных колебаний трансформатора скорости, или применять демпферы, которые одновременно ведут к потерям полезных

колебаний.

Использование предлагаемого устройства позволяет реализовать технологический процесс микросварки проволоки больших диаметров с использованием ультразвуковых колебаний на оптимальных режимах и повьш1ает качество сварки полупроводниковых приборов и гибридных интегральных схем различного назначения.

Фи9.2

Редактор Л.Гратилло

Составитель Н.Тютченкова

Техред И.Попович Корректор С.Черян

Заказ 2729/15Тираж 1001Подписное

ВНИИПИ Государственного к 1итета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4