Способ управления процессом микросварки и устройство для его осуществления Советский патент 1978 года по МПК B23K11/24 

ственйо число а-дятен и «пятен разрыва. В данном случае контактная раз-ность потенциалов между соедйняемыМИ элементами, например присоединяемыми .проводником А и подложкой Б, представляется выражением

V fA - f Б, где ,.+ - работа выхода

ij

проводника, fi, fj - доля 5д., занятая соответсгвеННО i-той точкой схватывания и /-тым пятном разрыва, А/ОА; - лстин-ная работа выхода соответственно /-того а-пятиа и /-того

пятна разрыва проводника, РБ +

/

+ 2 // 9Бу- работа выхода подложки, ОБ,- Б.-

истиЛНая работа выхода /-того а-пятла и /-того пяина разрыва подложки.

В процессе мижрооварки происходит измепение площади контактирования S соединяемых элементов, при этом, естественно изменяется контактная разность лотенциало1В между данными элементами.

Работает устройство для управления процеосом микросварки интегральных схем следующим образом.

Электрические колебания задающего генератора /, усиленные с помощью усилителя 2 мощности, через коммутирующий блок 3 нодаются на электроакустический преобразователь 4, механические колебания которого с помощью концентратора 5 и сварочного инструмента 6 .подаются в зону соединения, например, вывода 12 с контактной площадкой 13. Для измерения контактной разности потенциалов между соединяемыми элементами 12, 13 последние подключены ко входу блока измерения 7, состоящего из последовательно соединенных фильтра 8 и усилителя 9 постоянного тока. Фильтр 5 не пропускает к усилителю 9 (постоянного така переменную составляющую кантакиной разности потенциалов, изменяющуюся с частотой, равной рабочей частоте ультразвуковых колебаний.

Переменная составляющая контактной разности потенциалов Емеет значительную величину в начальный момент микроаварки до начала формирования сварной точки, когда происходит процесс схватывания соединяемых поверхностей по контактным пятнам, и разрушение образовавшихся мостиков соединения. В дальнейшем в процессе формирования сварной точки .переменная составляющая контактной разности лотенциалов будет небольшой по сравнению с постоянной составляющей, которая растет пропорционально увеличению фактической .площади контакта.

Выход фильтра 5 подключен ко входу усилителя 9, сигнал на 1выхо.де которого пропорционален контактной разности .потенциалов между элементам.и 12, 13. Выходной сигнал U усилителя 9 и его производная по времени du/dt анализируются с ломощью вычислительного устройства 10, с помощью которого

происходит управление процессом микросварки. Для этого выход вычислительного устройства подключен к блоку 11 управления мощностью усилителя мощности 2 и к коммутирующему устройству 3. По величине U, зависящей от нлощади контакта между соединяемыми элементами 12, 13 и лроизводной du/dt, зависящей от скорости роста площади контакта, производится управление параметрами возбуждающих электрических колебаний, например их мощностью. Отключение электрических колебаний .производится также с помощью вычислительного устройства 10 но достижении величинами U и duldt определенных значений, соответствующих высококачественному соединению. Алгоритм управления процессом микрооварки разработан на основе предварительно праведенных исследований зависимости величины контактной раз.ности потенциалов от качества микрооварного соединения, т. е. вычислительное устройство выбирает режим микросварки и изменяет его цри изменяющихся условиях в соответствии с заложенной в .программе зависимостью контактной разности потенциалов V от площади контакта S, прочности контакта переходного сон|роти1влен.ия RK и других параметров микр0овар.ного соединения V Ф(5к, к,

. . . )

Налример, использование способа и устройства управления процессом микросварки при соединении алюминиевой проволоки диаметром 40 мкм с золотым покрытием толщиной 5 мкм на подложке из кварца приводит |К увеличению качества млкросварных соединений в 2-2,4 раза, воспроизводимость качества возрастет в среднем на 20%. Процент выхода годных интегральных схем за счет этого увеличивается на 10-12%.

Формула изобретения

1. Способ управления процессом -микросварки, при котором осуществляют измерение одного из параметров режима с последующим регулированием мощности, выделяемой в зоне соединения, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварных соединений, измеряют контактную разность потенциалов между соединяемыми элементами, вычисляют ее производную и по величине полученных данных производят регулирование мощности и .дополнительно длительности процесса 10ва-рки.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее задающий генератор, усилитель мощности, коммутирующий блок .и 6.ЛОК

управления мощностью усилителя, отличающееся тем, что устройство содержит блок измерения разности потенциалов и вычислительное устройство, при этом выход блока .измерения соединен со входом вычислительного устройства, а выход лоследнего подключен :ко входу блока управления мощностью усилителя.

Источник инфор1мации, принятый во внимание при экспертизе:

I. Авторское свидетельство № 265320, кл. В 23 К 11/24, 1969.