Способ контактной сварки Советский патент 1981 года по МПК B23K11/10 

(54) СПОСОБ КШТАКТНОЙ СВАРКИ

Изобретение относится к контактной сварке, в частности к микросварке элемен тов с металлическими пленками на подложке, и может быть использовано в производстве изделий микроэлектроники,Известен способ контактной односторонней сварки элементов с металлическим пленками, основанный на нагреве детали, обращенной к электродам переменным 3-х фазным сварочным током Cl3. Однако использование 3-х фазной систе мы питания в сварочном контуре при воздействии на процесс различных переменных факторов не исключает вероятности образования непроваров и вьшлесков. Известен способ контактной сварки, преимущественно, односторонней контактно при котором осуществляют предварительны нагрев, сварку и охлаждение соединяемых аеталей переменным 3-х фазным током от трансформатора с измерением напряжечия 2. Однако трудность выбора контролируемого Печрдметра и осуществление регулирования режима нагрева приводит к тому, что участок детали, обращенный к электродам, в процессе сварки перенагревается. Это резко снижает качество сварных соединений. Выбранный контролируемый параметр - напряжение между электродами - ге несет информацию об изменениях режима нагрева в каждой фазе сварочного контура. Цель изобретения - повышение производительности процесса и качества соединений путем увеличения стабильности нагрева соединяемых деталей. Цель достигается тем, что на каждой стадии процесса напряжение измеряют между деталью, обращенной к электродам, и нулевой точкой вторичной обмотки трансформатора, при этом сварочный ток включают в момент достижения минимально допустимого значения напряжения на стадии подогрева, а длительность тока стадии охлаждения изменяют пропорционалыrfo интегралу тока по времени в интервалах времени стадии сварки. 38 На фиг. 1 показана схема устройства поясняющая предлагаемый способу на фиг, 2 - кривые изменения тока по стадиям. Устройство включает формирователь 1 сварочных импульсов, сварочный 3-х фазный трансформатор 2, электроды 3, привариваемую деталь (проводник) 4, измерительный щуп 5, блок задания 6, кремние- вый элемент 7, металлизированный серебром, шунт 8, усилитель напряжения 9, интегратор 10 и корректирующее устройство 11. При пуске устройства формирователь i формирует импульсы переменного тока, в результате чего сварочный трансформатор 2, электроды 3 и проводник 4 проходят импульсы стадии подогрева, обеспечивая уменьщение и стабилизацию nejJexoaHoro электрического сопротивления электродпроводник. При этом управляющий сигнал {напряжение ), снимаемый с проводника 4, посредством щупа 5 и нулевой точкой вторичной обмотки трансформатора 2, поступает в блок задания б, в котором происходит сравнение текущего значения напряжения с заданным уровнем. Когда напряжение измеренное в стадии по- догрева, достигает минимально допустимо го уровня, на выходе блока задания б формируется сигнал на включение тока ста ции сварки через формирователь 1. При прохождении сварочного тока через соединяемые детали 4 и 7 зона максимальногонагрева смещается к средней свариваемой точке (под средний электрод) вызывая неравномерность распределения нагрузки по фазам сварочного контура, что приводит к повышению напряжения . При достижении напряжения UjyOj , измеренного в стадии сварки, до заданного уровня с выхода блока задания б подается сигнал на формирователь 1. Последний осуществляет регулирование режима нагрева: отключается сварочный ток и включается ток стадии охлаждения. Длительность стадии охлаждения уд,линяется пропорционально интегралу тока ,стадии сварки по времени и определяется выражением:

п..а,

ох л

СБ

св стадии сварки; - коэффициент пропорциональности; координаты времени.

Способ контактной сварки, преимущест,венно односторонней точечной, при котором осуществляют предварительный подо55 грев, сварку и охлаждение соединяемых деталей. переменным 3-х фазным сварочным током от трансформатора с кэмерениём напряжения, отличающий5Изменение длительности осуществляется еледукицим образом. Ток сварки измеряется в любой фазе сварочного контура с помощью шунта 8. Напряжение, пропорциональное току, снимается с шунта и через усилитель напряжения 9 подается на интегратор 10. Напряжение , пропорциональное длительно- . сти стадии охлаждения, сравнивается с помощью корректирующего устройства 11 с напряжением, пропорциональным интегралу тока по времени и интервалах стадии сварки, и по разности этих напряжений корректируют длительность стации охлажцения. С выхода устройства 11 формируется управляющее воздействие на изменение длительности этой стадий с помощью формирователя Cil« На это термический цикл нагрева проводника (шины) с металлической пленкой, нанесенной на кремниевый элемент, заканчивается. В результате совместного действия термического цикла нагрева и пластической деформации образуется сварное соединение. Проводник-шина из медной фольги Ml толщиной СУ 20-30 мкм, покрытой слоем серебра О 3-9 мкм, и пленка - контактная площадка из серебра, нанесенная на кремниевый элем«1т, толщиной З-б мкм сваривались на установках типа МС-ЗР2т 3 и МС-ЗПЗ-5. Сварные соединения испытывались на механическую прочность путем приложения к проводнику растягивающего усилия под углом 30° в плоскости элемента, при этом среднее значение прочности соединения составляла Pj;p 12OO Гс, а разрушение происходило по сечению проводника вдоль углублений от сварочных .элементов. Изобретение) благодаря повьпиению стабильности нагрева проводника (шины) и J eтaлличecкoй пленки на кремниевом элементе) позволило исключить дефектные сварные схэединения. В результате повысилось качество соединений и полностью прекратилось образование сколов и трещин на кремниевой подложке элементов солнечной батареи. Формула изо. бре тения

с я тем, что, с це.ъю повышения проий водительности и качества увеличения стабильности путем нагрева соединяемых деталей, на каждой стадии процесса напряжение, измеряют между деталью, обращенной к электродам и нулевой точкой вторичной обмотки трансформатора, при этом сварочный ток включает в момент достижения минимально допустимого значения напряжения на стадии подогрева, а длительность тока стадии охлаждения иэменяют пропорционально интегралу тока по времени в интервалах времени стадии сваки.

Источники ннформашга, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР

NO ЗО5972, кл. В 23 К 11/22, 1968.

с. 17, 152 (прототип).

К