Установка для диффузионной сварки Советский патент 1988 года по МПК B23K20/26 

со со

оо со со

Изобретение относится к оборудованию для сварки давлением с подогревом, в частности к установкам для диффузионной сварки полупроводников с диэлектриками, и мо- жет быть использовано в радиотехнической, электронной и приборостроительной про- ;мышленности.

Цель изобретения - раси ирение но- :менклатуры свариваемых деталей. : На фиг. 1 показана схема предлагаемой |устанавки; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1 на фиг. 3 - схема подачи высокого напряжения на свариваемые детали без использования средней плиты; на фиг. 4 - то же, с использованием средней плиты в качестве центрируюплего элемента; на фиг. 5 - то же, |с использованием средней плиты. I Установка содержит пакетное устройство Состоящее из верхней плиты 1, средней пли- |ты 2 с центрирующими отверстиями и ниж- |ней плиты 3, изолированных одна от другой I высокотемпературными изоляторами 4. I Верхняя плита I снабжена нажимными |токоподводяш,ими штоками, состоящими из

направляюашх стаканов 5, штоков 6, пру- 1ЖИН 7, регулировочных гаек 8, которые через 1сменные контакты 9 передают сварочное |давление и высокое напряжение на сварива- |емые детали 10. Средняя плита 2 имеет I центрирующие отверстия, в которые встав- 1лены сменные центрирующие втулки 11 и 12 из изолятора (в другом варианте (фиг. 1, 5) |из металла и изолятора), служащие для I изолированного центрирования полупровод- |никовых элементов относительно диэлектри- |ка. Нижняя плита 3 снабжена сменной кас- 1сетой 13 с гнездами для свариваемых дета- ;лей 10. На плитах 1, 2 размещеньЕ контакт- |Ные защелки, состоящие из щпилек 14, пру- ;жин 15 и гаек 16, 17.

I Пакетное устройство установлено на стол 18, выполненный в виде направляющих, изолированных изоляторами 19 от корпуса нагревателя 20. Устройство закрыто крышкой 21. Для подвода высокого напряжения служат шины 22, 23 и 24, изолированные от корпуса нагревателя изоляторами 25. Нагревательнь е элементы 26 экранированы тепловыми экранами (не показаны).

Введение в пакетное устройство изоляторов между плитами позволяет использовать устройство для соединения полупроводников с диэлектриками при подаче на них высокого напряжения.

Введение в устройство изолированной средней плиты 2 с центрирующими отверстиями позволяет подводить к соединяемым деталям две независимые цепи высокого напряжения, а следовательно, осуществлять одновременное центрированное соединение многослойных и сложных сборок, что расширяет номенклатуру соединяемых деталей.

25

Собранное пакетное устройство фиксируют баращковыми гайками. При помощи граммометра, используя отверстия в штоках 6, гайками 8 регулируют давление на соединяемые детали. Собранное пакетное устройство устанавливают на стол 18 электрического нагревателя 20 так, чтобы высоковольтная шина 24 вошла в контакт с защелками 14, установленными на плитах 1 или 2 в зависимости от необходимой полярности и схемы электрической цепи. Высоковольтная шина 23 подведена к столу 18, изолированному от корпуса нагревателя 20. Для равномерного нагрева пакетного устройства нагреватели 26 закрывают тепловыми экранами. В центре пакетного устройства выполнен канал между плитами 2 и 3 для про- 35 хода термопары от тер.морегулятора (не показаны). При необходимости подключают высоковольтную шину 22, нагреватель закрывают крышкой 21 и включают нагрев.

На фиг. 3 показано использование пакетного устройства при соединении кремниевых мембран с корпусом при необходимости индивидуального центрирования мембран. Положительный потенциал от шины 24 через защелку 14 подают на верхнюю плиту 1, через нее по штоку 6 и контакту 9 на одну д5 из свариваемых деталей 10 - полупроводниковую мембрану. Отрицательный потенциал от шины 23 через стол 18, нижнюю плиту 3 и кассету 13 подают на другую свариваемую деталь 10 - корпус. Втулка 11 из высокотемпературного изолятора служит для центрирования соединяемых деталей и удерживает их от смещения в процессе соединения. Наличие изоляторов 4 в верхней плите 1 позволяет подавать на соединяемые детали напряжение от высоковольтного источника. При такой сборке необходимость

30

40

50

Размещение на верхней и средней плитах 5 в средней плите 2 отпадает и она может быть

независимых контактных защелок позволяетснята, если габариты свариваемых деталей

осуществлять подачу высокого напряженияне вписываются в размеры центрирующих

от токоподводящих шин к свариваемым де-отверстий плиты 2.

0

0

5

талям, позволяет менять полярность и схему электрических цепей высокого напряжения поворотом пакетного устройства на 180°.

Размещение в средней плите 2 сменных центрирующих втулок 11, 12, сменных кон- 5 тактов 9, а также сменная кассета 13 позволяют быстро перестраивать устройство на сварку различных деталей, сохраняя точное центрирование соединяемых деталей с одновременной электроизоляцией их от оснастки и друг от друга.

Установка работает следующим образом.

В пакетном устройстве в зависимости от типа соединяемых деталей меняют сменную кассету 13, втулки 11, 12 и контакты 9. Соединяемые детали 10 устанав.тивают в 5 пакетное устройство и накрывают верхней плитой 1, имеющей индивидуально регулируемые системы давления, штоки 6, которые одновременно служат тоководами. Сборку пакетного устройства осуществляют на монтажном столе вне устройства.

Собранное пакетное устройство фиксируют баращковыми гайками. При помощи граммометра, используя отверстия в штоках 6, гайками 8 регулируют давление на соединяемые детали. Собранное пакетное устройство устанавливают на стол 18 электрического нагревателя 20 так, чтобы высоковольтная шина 24 вошла в контакт с защелками 14, установленными на плитах 1 или 2 в зависимости от необходимой полярности и схемы электрической цепи. Высоковольтная шина 23 подведена к столу 18, изолированному от корпуса нагревателя 20. Для равномерного нагрева пакетного устройства нагреватели 26 закрывают тепловыми экранами. В центре пакетного устройства выполнен канал между плитами 2 и 3 для про- 5 хода термопары от тер.морегулятора (не показаны). При необходимости подключают высоковольтную шину 22, нагреватель закрывают крышкой 21 и включают нагрев.

На фиг. 3 показано использование пакетного устройства при соединении кремниевых мембран с корпусом при необходимости индивидуального центрирования мембран. Положительный потенциал от шины 24 через защелку 14 подают на верхнюю плиту 1, через нее по штоку 6 и контакту 9 на одну 5 из свариваемых деталей 10 - полупроводниковую мембрану. Отрицательный потенциал от шины 23 через стол 18, нижнюю плиту 3 и кассету 13 подают на другую свариваемую деталь 10 - корпус. Втулка 11 из высокотемпературного изолятора служит для центрирования соединяемых деталей и удерживает их от смещения в процессе соединения. Наличие изоляторов 4 в верхней плите 1 позволяет подавать на соединяемые детали напряжение от высоковольтного источника. При такой сборке необходимость

0

0

0

5 в средней плите 2 отпадает и она может быть

На фиг. 4 показан другой вариант пакетного устройства. Электрическая схема аналогична схеме на фиг. 3. Здесь в устройство введена средняя плита 2, напряжение на которую не подается. Она служит для удобства сборки элементов и центрирует свариваемые детали при помощи втулок 11 из высокотемпературного изолятора. Наличие центрирующих отверстий в плите 2, а также ее изоляция от плит 1, 3 позволяет проводить

получении элементов типа полупроводник- диэлектрик-полупроводник необходимо изменить полярность шин, идущих от высоковольтного блока. Применение средней плиты 2 с контактной защелкой 14, центрирующими отверстиями и втулками 11, 12 позволяет значительно расщирить номенклатуру свариваемых деталей, так как обеспечивается возможность одновременного соединения сложных сборок с изолированным центриРЙ МЧППЯПИЯ от llJlnl 1, t-) HUODV i/I Л1-I . -

днГгеТккоа соед„„е„„е большого ,0 .

чества деталей.

На фиг. 5 показано использование пакетного устройства при одновременном coeдиJ нении двух грузиков к полупроводниковой мембране с использованием двух высоковольтных источников тока. Положительный потенциал от обоих блоков подают шиной 22 на защелку 14 средней плиты 2 и через центрирующую втулку 12 на одну из соединяемых деталей 10 - полупроводниковую мембрану. Отрицательный потенциал от другого блока через шину 23, стол 18, плиту 3, кассету 13, контакт 9 подают на другую свариваемую деталь 10 - грузик. Отрицательный потенциал от второго источника тока подают на щину 24 и через плиту 1, штоки 6, контакты 9 на третью свариваемую деталь 10 - грузик. Если режим сварки привариваемых грузиков одинаков, то сварку можно вести от одного источника тока. Для этого пакетно е устройство необходимо развернуть на 180

При достижении необходимой температуры (для пары кремний-стекло - 430± ±15°С) по заданной схеме подают высокое напряжение 0,2-10 кВ от высоковольтного блока. По истечении 5-60 мин отключают установку. Детали остывают в электрическом нагревателе, затем извлекается пакетное устройство с готовыми изделия.ми.

Формула изобретения

Установка для диффузионной сварки, содержащая пакетное устройство, состоящее из верхней и нижней плит, электрический нагреватель, рабочий стол, теп,повые экраны, изоляторы, токоведущие шины, систему 25 передачи-давления на свариваемые детали, выполненную в виде направляющих стаканов, установленных на верхней плите, отличающаяся тем, что, с целью расширения номенклатуры свариваемых деталей, паустройство необходимо развернуть на . устройство снабжено средней плитой Тогда положительный потенциал от шины 24 ЗО „р„тпипх юшими отверстиями и контактчерез контактную защелку 14 средней плиты 2 по центрирующим втулкам 12 передают на центральную свариваемую деталь 10 - мембрану. Плиты 1 и 3 соединяют перемычкой (не показана) и отрицательный потенциал через шину 23, стол 18, плиты 1, 3, кассету 13, штоки 6, контакты 9 подают на привариваемые грузики. Описанные схемы предусмотрены для соединения типа диэлектрик-полупроводник-диэлектрик. При А

35

с центрирующими отверстиями и контактными защелками, нижняя плита снабжена кассетой с гнездами для соединяемых деталей, контактные защелки размещены на верхней и средней плитах, верхняя плита выполнена с нажимными токоподводящими штоками, причем плиты изолированы одна от другой, а рабочий стол выполнен в виде направляющих, изолированных от корпуса нагревателя.

/5 /е П2г 5

4

получении элементов типа полупроводник- диэлектрик-полупроводник необходимо изменить полярность шин, идущих от высоковольтного блока. Применение средней плиты 2 с контактной защелкой 14, центрирующими отверстиями и втулками 11, 12 позволяет значительно расщирить номенклатуру свариваемых деталей, так как обеспечивается возможность одновременного соединения сложных сборок с изолированным центри -

,0 .

.

При достижении необходимой темперауры (для пары кремний-стекло - 430± ±15°С) по заданной схеме подают высокое напряжение 0,2-10 кВ от высоковольтного блока. По истечении 5-60 мин отключают установку. Детали остывают в электрическом нагревателе, затем извлекается пакетное устройство с готовыми изделия.ми.

Формула изобретения

Установка для диффузионной сварки, содержащая пакетное устройство, состоящее из верхней и нижней плит, электрический нагреватель, рабочий стол, теп,повые экраны, изоляторы, токоведущие шины, систему передачи-давления на свариваемые детали, выполненную в виде направляющих стаканов, установленных на верхней плите, отличающаяся тем, что, с целью расширения номенклатуры свариваемых деталей, па устройство снабжено средней плитой „р„тпипх юшими отверстиями и контакт устройство снабжено средней плитой ЗО „р„тпипх юшими отверстиями и контакт35

с центрирующими отверстиями и контактными защелками, нижняя плита снабжена кассетой с гнездами для соединяемых деталей, контактные защелки размещены на верхней и средней плитах, верхняя плита выполнена с нажимными токоподводящими штоками, причем плиты изолированы одна от другой, а рабочий стол выполнен в виде направляющих, изолированных от корпуса нагревателя.

Изобретение относится к оборудованию для сварки давлением с подогревом, в частности к установкам для диффузионной сварки полупроводников с диэлектриками, и может быть использовано в радиотехнической, электронной и приборостроительной промышленности. Цель изобретения - расширение номенклатуры свариваемых деталей. Установка содержит пакетное устройство, состояш.ее из верхней, средней и нижней плит, изолированных одна от другой, рабочий стол, выполненный в виде направляю- ших, изолированных от корпуса нагревателя, контактные защелки, нажимные узлы с токо- подводяшими штоками, кассеты с гнездами для соединяемых деталей. Применение средней плиты с центрирующими отверстиями, сменной кассеты и сменных контактов делает устройство унифицированным. Наличие изоляции между плитами и контактных защелок на верхней и средней плитах позволяет легко менять полярность и схему подачи высокого напряжения на соединяемые детали, подводить две электрические цепи и получать за один цикл качественные соединения типа диэлектрик - полупроводник - диэлектрик, полупроводник - диэлектрик - полупроводник. 5 ил. л (Л

II I I I1

- 91011 12 /J ; )9 20 25

jfi

jfi

/5.

л

f

18

5 Фиг. 2

Фиг.

/ /5

8

v5

Л

/

у

7

J 15 11 (pi/2.

/ 13

10 Фш.

12