Способ соединения деталей Советский патент 1982 года по МПК B23K31/02 

Изобретение относится к области микросварки и пайки в приборостроении и может быть использовано для соединения деталей методами контактной сварки, термокомпрессионноЯ сварки, одновременной сварки и пайки твердыми и мягкими припоями преимущественно изолированных проводов с контактными площадками печатных плат.

Известны способы соединения деталей с плавким изолирующим покрытием, основанные на разрушении изоляционного покрытия горячим инструментом или нагревом неизолированной детали 1

в случае разрушения изоляции горячим инструменте обычно используют один или два параллельных V-образных электрода, через которые сначала пропускают импульсы тока для их нагрева, а после разрушения изоляционного покрытия и образования металлического контакта между ними пропускают через электроды второй импульс для сварки деталей. При этсм способе отсутствует очистка электродов от изоляции.

Известен также способ соединения деталей через изоляцию, при котором детали сжимают электродами, последовательно подают три импульса тока,

первый из которых разрушает изоляцию, второй сваривает детали, третий очищает электроды, при этом третий импульс выключают после отведения злект,родов от деталей и очистки от .изоляции 2 .

Недостатком такого способа сварки является то, что после сварки деталей, имеющих изоляционное покрытие, по

10 краям зоны соединения образуются скопления нерасплавленной изоляции в виде заостренных выступов над поверхностью детсшей, которые препятствуют ориентациииустановке впоследствии

15 присоединяемых деталей.. Кроме того, механическая прочность сварных соединений (например, пары медная контактная площадка - медный изолированный проводник , получаемых указанными

20 способами, невысока (20-25% от проч1ности изолированного провода.

Заостренные выступы из изоляционного покрытия образуются из-за отвода

25 электрода от деталей в момент, когда температура электрода и деталей оказывается ниже температуры плавления изоляционного покрытия детали. Это имеет место после прохождения второго

30 импульса тока, подаваемого для свар, ки деталей, и паузы, необходимой дЗТЯ завершения процесса сварки. Целью изобретения является повыше ние механической прочности и коррозионной стойкости соединения. Цель достигается тем,.что в споijdo6e соединения деталей через изоля 1ШЮ, при котором детали сжимают эле /родами, последовательно подают три импульса тока, первый из которых разрушает изоляцию, второй сваривает детали, третий очищает электроды, при этсад третий импульс вьпслючают после отведения электродов от деталей и очистки от изоляции, в зону соединения вводят припой, третий импульс подают на электроды до отведения их от деталей и нагрев осуществ.ляют до температуры, превышающей температуру плавления припоя и изоляции, расплавляют припой и изоляцию прилегающую к зоне сварки, до получения соединения заливной формы. На фиг.1 показана схема приварки :К металлической подложке, на фиг.2 соединяемые детали после прохождения первогоимпульса тока, разрушающего на проводнике изоляционное покрытие разрезана фиг..З -Детали после прохож дения импульса сварки, разрезна фиг. 4 - соединение после подачи трег тьёго импульса тока до отведения элект родов от деталей; на фиг.5 - соединение заливной формы из припоя и изоляции, получаемое данным способом после отведения электродов от деталей . Два V-образных электрода 1 установлены с параллельным эазорсы друг относительно друга на изолированный проводник 2, лежащий на пластине 3. Припой может быть введен в виде покрытия 4 из сплава олово-свинец или подан в виде прутка. Электроды подключены к сварочным трансформаторам 5,6 и 7. Для осуществления способа были использованы в качестве соединяемых деталей медный изолированный провод типа ПЭВТЛК-1 диаметрсм О,1 мм с температурой плавления изоляционного покрытия и медны контактные площадки на печатных платах - заготовках, имеющих гальваниче кое покрытие из сплава олово-свинец с температурой плавления и толщиной 20-25 мкм. I Габаритные размеры контактных пло щадок 1,8x2,8x0,05 мм. В качестве электродов использовались обыЧные электроды монтажного автомата, которые представляют собой два V-образных электрода, выполненных из молибдена и установленных с параллельным зазором 0,1 мм. Размеры рабочего торца каждого электрода 0,3x0,8 мм. Каждый электрод в отдельности подклю чен к отдельному источнику тока. а оба вместе. - к третьему источнику тока. Узел программного управления технологическим циклом автомата настраивают таким образом, чтобы включение третьего импульса для нагрева электродов происходило до отвода. электродов от деталей, а выключениепосле отвода электродов от деталей и разрыва металлического контакта между электродами и деталями. Энергию импульса тока подбирали так, чтобы к моменту отвода электродов от деталей тетлпература рабочих торцов электродов былабы выше температуры плавления наиболее тугоплавкого из покрытий в 1.,5 раза (т.е./v540 c) . Технологический процесс, по предложеннс у способу заключается в следуквдем. После автоматической подачи проводника 2 в зону соединения и сжатия его с контактной площадкой платы с усилием 2,5 Н через V-образные электроды 1 пропускали первые импульса тока (длительностью 20 мс и энергией в кгикдом импульсе 0,5 Дж, под действием которых рабочие торцы электродов нагревгшись до температуры изоляционного покЕялтия проводника. Нагретые электроды внедрялись в изоляционное покрытие проводники,на;гревали проводник и выдавливали из-под него изоляционное покрытие до .образойания металлического контакта 1между электродами, проводником и контактной площадкой. Затем пропускали второй импульс тока (длительностью 20 мс, энергией 0,7 Дж) по образовавшейся цепи электрод - детали (провод - контактная площадка) - электрод, нагревали тем самым участок деталей меткду электродами (температура 750-800 С) до образования сварного соединения деталей. После этого включали Третий импульс тока длительностью 40 мс,, энергией 1 Дж) для нагрева электродов и через некоторое время (5 м, достаточное для нагрева рабочих торцов электродов до температуры, превышающей на SO-IOO C температуру плавления наиболее тугоплавкого изоляционного покрытия и припоя, подавгши команду на поднятие электродов, причем электроды поднимгши, не прекра14ая их нагрева, за счет чего оплавлялись остатки изоляционного покрытия 8 вокруг соединения и расплавлялись прилипшие к электродам остатки изоляционного покрытия и припоя, которые под действием сил поверхностного натяжения отделялись от электродов и покр авали поверхность оголенного участка изоляционного проводника. Таким же образе прбцесс может быть осуществлен и в случае применения йругих типов электродов, например трехэлектродного одного V-образ ного и контактного электродов (по сх ме прототипа), и им подобных. Непреложным условием осуществления способа должно быть то, чтобы электроды Iотводились от деталей лишь после нагрева их до температуры, превышающей температуру плавления наиболее .тугоплавкого изоляционного покрытия ;или тфипоя, а также до начала отвержпения припоя. Использование предложенного спосо ба обеспечивает получение заливной соединения из припоя и изоляции выполняемого в едином технологическс цикле наряду со сваркой деталей, повышение коррозионной стойкости соедииений, особенно в местах контактирования электродов с деталью, за счет покрытия этих мест после цикла сварки и отведения электродов от деталей слоем припоя и изоляции повышение механической прочности соеди иений за счет образования перемычки и изоляции иад присоединеиньм провод ником . формула изобретения Способ соединения деталей через изоляцию, при котортал детали сжимают электродами, последовательно подают три импульса тока, первый из которых разрушает изоляцию, второй сваривает детали, третий очищает электроды, при этом третий импульс выключают после отведения электродов от деталей и очистки от изоляции, о тличающийся тем, что, с целью повышения механической прочности и коррозионной стойкости соединения, в зону соединения вводят припой, третий импульс подают на электроды до отведения их от деталей и нагрев осуществляют до температуры, превышающей температуру плавления припоя и изоляции, расплавляют припой и изоляцию,, прилегающую к зоне сварки, до получения соединения заливной формы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Сварка в приборостроении и радиоэлектронике, ч. 1, ЛДНТП- Л., 1969, 2.Патент США 3263059, кл. 219-91, 1963 (прототип).

(. P

:/