SU1574405A1

SU1574405A1 - Устройство дл регулировани величины деформации проводника при сварке давлением

Info

Publication number: SU1574405A1
Application number: SU884423771A
Authority: SU
Inventors: Владимир Николаевич Акимов; Валерий Анатольевич Иванов; Александр Петрович Рыдзевский
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6495
Priority date: 1988-05-13
Filing date: 1988-05-13
Publication date: 1990-06-30

Abstract

Изобретение относитс к микроэлектронике, а именно к оборудованию дл сборки полупроводниковых приборов и интегральных схем. Цель изобретени - повышение точности регулировани величины деформации преимущественно при термокомпрессионной сварке. Устройство содержит сварочную головку /СГ/ с приводом вертикального перемещени , датчик перемещени , состо щий из элемента Холла, установленного на корпусе СГ,и посто нного магнита, расположенного на подпружиненном рычаге СГ, а также усилитель, фильтр высоких частот, схему выборки-хранени , сумматоры, компараторы, делители, RS-триггер, одновибратор, блок управлени . В момент контактировани сварочного инструмента со свариваемыми детал ми запоминаетс положение СГ относительно посто нного магнита. В каждом цикле сварки этот сигнал сравниваетс с сигналом перемещени подпружиненного рычага относительно корпуса СГ, поступающим из блока управлени . При достижении оптимального значени деформации СГ возвращают в исходное положение. 3 ил.

Description

Изобретение относитс к микроэлектронике , а именно к оборудованию дл сборки полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.

Цель изобретени - повышение точности регулировани величины деформации проводника преимущественно при термокомпрессионной сварке.

На фиг.1 приведена структурна схема устройства; на фиг.2 - структурна схема блока управлени ; на фиг.З - циклограмма работы устройств .

Устройство включает терморегул тор 1, сварочную головку 2, состо щую из корпуса 3 и подпружиненного рычага 4, на конце которого закреплен Си 1 С II1 .л 1 Ii

Н L I , i

ГО iK м

1

неннын з виде iагов го привода, вза- имогтс ивуклчин i «.-ц ч «ертпЛ LJ 1 |I L

гчьечнь npL оч i ni, couio inH и ч элемента Холла 3, закреплен ьа карасе 3 i оповч 2, и roe i i . Oi о i n ь

-СИj. J --5

1 0 у,,р , .

i .1 де -en- n f вы о i, оль ченнь.п к jjarojcvy приводу 7, цифро- аналоговьш преоСргзо атель (ЦАП) 11,

ЦИфрОВЪ и чОДо 1 ЛО1ЧП I-. hi К

цифpoвo,y зыходу блока 10 управле Т«

Э

Г т-ни , первый 12 и второй 1.3 делители напр жени с опорным напр жением на входах, одновибратор 14, выходом подключенный к второму входу блока 10 управлени , и последовательно соединенные усилитель 15, входом соединенный с элементом Холла 8, схему 16 выборки-хранени , управл ющим входом соединенную с входом одновиб- ратора 14, сумматор 17, вторым входом соединенный с аналоговым выходом ЦАП 11, вычитатель 18, вторым входом соединенный с входом схемы 16 выборки-хранени и выходом усилител 15, компаратор 19, вторым входом соединенный с выходом второго делител 13 напр жени , и элемент 2И 20, вторым входом соединенный с вторым выходом блока 10 управлени , а также последовательно соединенные фильтр 21 высоких частот, входом соединенный с выходом усилител 15, вхо- дом схемы 16 выборки-хранени и первым входом вычитател 18, компаратор 22, вторым входом соединенный с выходом первого делител напр жени 12, и RS-триггер 23 с установкой в исходное состо ние при включении питани , R-входом подключенный к выходу первого компаратора 22, S-входом соединенный с выходом элемента 2И 20 и третьим входом блока 10 управлени , а выход - с входом одновибратора 14 и входом схемы 16 выборки-хранени .

Устройство работает следующим образом .

После включени питани и до подачи сигнала Пуск от сварочной установки на первый вход блока 10 управлени триггер 23 находитс в состо нии , запрещающем запуск одновибратора 14 и .поддерживающем схему выборки-хранени в режиме выборки, сут которого состоит в отслеживании величины сигнала, поступающего на ее вход и передачи этого сигнала на ее выход.

После подачи пускового сигнала на первый вход блока управлени 10 последний запускает шаговый, привод 7, который воздействует на механизм вертикальных перемещений 6 сварочной головки 2 и перемещает ее вниз в позицию сварки. В момент касани сварочного инструмента 5 с привариваемым проводником подпружиненный рычаг 4, на котором закреплен посто

5

0

5

0

5

0

5

0

5

нный магнит 9, движетс вверх относительно элемента Холла 8, закрепленного на корпусе 3 сварочной головки 2, при этом измен етс сигнал с элемента Холла 8, который усиливаетс усилителем 15 и поступает на вход фильтра 21 высоких частот, где образуетс посто нна составл юща сигнала. Преобразованный таким образом сигнал подаетс на первый вход первого компаратора 22, на второй вход которого приходит сигнал с первого делител напр жени 12, равный 10-20% от величины , где К - коэффициент усилени усилител 15, о - чувствительность датчика линейных перемещений, dd - величина перемещений сварочной головки 2 на один шаг. В итоге при перемещении сварочной головки 2 на. один щаг после касани сварочного инструмента 5 с привариваемым проводником сигналы на обоих входах первого компаратора 22 сравниваютс , компаратор 22 переключаетс и опрокидывает RS-триггер 23, фиксиру момент контактировани сварочного инструмента 5 с привариваемым проводником. Одновременно сигналом с RS-триггера 23 схема выборки-хранени 16 переводитс в режим хранени и на ее выходе фиксируетс сигнал с выхода усилител 15 в момент касани , а одновибратор 14 отрабатывает импульс на второй вход блока управлени 10, последний подает сигнал на шаговый привод 7, который перемещает сварочную головку 2 на 1-10 шагов вниз дл создани сварочного усили на подпружиненном рычаге 4, после чего шаговый привод 7 останавливаетс . Информаци о количестве шагов, которые отработал шаговый привод 7 дл создани сварочного усили с цифрового выхода блока управлени 10 в виде двоичного кода, поступает на цифровой вход ЦАП 11, на аналоговом выходе которого посто нно присутствует сигнал , где п - число шагов, которое проходит шаговый привод 7 дл создани сварочного усили . Фиксаци деформации проводника, разогретого до 300-350°С, задаваемой с по-, мощью терморегул тора 1, под действием возрастающего, а затем посто н ного сварочного усили , происходит следующим образом.

51

На входы сумматора 17 приход т сигналы с выхода ЦАП 11 и схемы 16 выборки-хранени , поэтому на выходе сумматора 17 формируетс сигнал, пропорциональный величине перемещени сварочной головки 2, необходимого дл создани сварочного усили (фиг,3), который поступает на второй вход вычитател 18, на первый вход последнего приходит сигнал с выхода усилител 15, несущий информацию о перемещении подпружиненного рычага 4. Разнрст-ь между этими сигналами формируетс на выходе вычитател 18 (фиг.З).

Определ ющим моментом дл прекращени процесса сварки вл етс момент достижени деформацией проводника оптимального значени (40-50%). Дл определени этого момента на первый вход компаратора 19 через делитель напр жени 13 подаетс сигнал U. , где 1Л . „, й, где 10 - перемещение сварочного инструмента 5, при котором деформаци проводника оптимальна , а на его второй вход сигнал с выхода вычитател 18. При равенстве сигналов на обоих входах компаратора 19 последний переключаетс и через схему 2И 20 и блок 10 управлени запускает шаговый привод 7 дл перемещени сварочной головки 2 вверх в исходное состо ние (момент времени t0 на фиг.З). Дн предотвращени запуска шагового привода 7 (фиг.1) дл перемещени сварочной головки 2 вверх в процессе создани сварочного усили на подпружиненном рычаге 4 в промежуток времени (момент времени t на фиг.З) на первый вход схемы 2И 20 с второго выхода блока 10 управлени в промежуток времени t ift подаетс сигнал О, запрещающий прохождение сигналов с выхода компаратора 19 через схему 2И 20 на блок 10 управлени .

Блок 10 управлени шаговым приводом 7 (фиг.2) состоит из второго 2 и третьего 25 триггеров с установкой в исходное состо ние при включении питани , задающего генератора 26, втрой и третий схем 2И 27 и 28, схемы 2ИЛИ 29, первого реверсивного счетчика 30, коммутатора 31 фаз, выход ко- торюго вл етс первым выходом блока 10 управлени , вход соединен с цифровым выходом первого реверсивного счетчика 30, выход Заем которого

6

0

соединен с вторым входом второго триггера 24, первый вход последнего в- л етс третьим входом блока управлени 10, а выход подключен к первому входу второй схемы 2И 27 своим выходом соединенной с входом Обратный счет первого реверсивного счетчика 30, а вторым входом св занной с выходом задающего генератора 26 и вторым входом третьей схемы 2И. 28, первый вход последней соединен с выходом третьего триггера 25, а ее выход подключен к первому входу

5 2ИЛИ 29, выходом св занной с входом Пр мой счет первого реверсивного счетчика 30, вход Установка 0 которого соединен с первым входом блока управлени 10 и

0 первым входом третьего триггера 25, второй вход последнего вл етс вторым входом блока 10 управлени , четвертого триггера 32 с установкой в исходное состо ние при включении пи5 тани , четвертой схемы 2И, 33, вто- , рого реверсивного счетчика 34, программатора 35, выход которого вл етс цифровым выходом блока управлени 10 и соединен с информацион0 ным входом второго реверсивного счетчика 34, вход Запись последнего соединен с первым входом блока управлени 1C, а выход Заем подключен к первому входу четвертого триггера 32, второй вход которого под- кпючен к второму входу блока управлени 10, инверсный выход - к второму выходу блока управлени , -а пр мой выход - к первому входу четвертой

о схемы 2И 33, второй вход которой соединен с выходом задающего генератора 26, а ее выход св зан с входом Обратный счет второго реверсивного счетчика- 34 и вторым входом схемы 2ИЛИ 29.

Блок 10 управлени работает следующим образом (фиг.2).

Задающий генератор 26 посто нно вырабатывает импульсы, которые с его выхода поступают на вторые входы схем 2И 27, 28 и 33.

В исходном состо нии на выходе триггеров 24 и 25, а также на пр мом выходе четвертого триггера 32 присутствует сигнал О, который присутствует и на первых входах схем 2И 27, 28 и 33 и запрещает прохождение на выходы данных схем импульсов , поступающих с выхода задаюшего

5

0

генератора 26 на их вторые входы. Таким образом, не поступает никаких импульсов ни на вход Обратный счет первого реверсивного счетчика 30 с выхода второй схемы 2И 27, ни на вход Пр мой счет первого реверсивного счетчика 30с выхода схемы 2ИЛИ 29, поскольку на входы последней также не поступают импульсы с выходов третьей и четвертой схем 2И 28 и 33. Выходной код на цифровом выходе первого реверсивного счетчика 30 не измен етс , поэтому состо ние на выходе коммутатора фаз 31 не мен етс и шаговый двигатель 7 находитс в покое.

На программаторе 35 оператор устанавливает количество шагов, необходимое дл создани требуемого сварочного усили на подпружиненном рычаге 4 На выходе программатора 35 при этом по вл етс цифровой код, поступающий на информационный вход второго реверсивного счетчика 34 и на цифровой выход блока управлени 10.

После подачи оператором сигнала Пуск на первый вход блока управлени 10 этот сигнал поступает-на вход Установка 0 первого реверсивного счетчика 30, на выходе которого по вл етс нулевой код, соответствующий исходному положению сварочной головки 2. Одновременно сигнал Пуск поступает на вход Запись второго реверсивного счетчика 34, при этом происходит запоминание цифрового кода , присутствующего на информационном входе второго реверсивного счетчика 34. Сигнал Пуск поступает также и на первый вход третьего триггера 25, перевод последний в состо ние , противоположное исходному, при этом на его выходе по вл етс сигнал логической 1, поступающий на первый вход третьей схемы 2И и разрешающий прохождение на ее выход импульсов , поступающих на второй ее вход с выхода задающего генератора 24. Импульсы с выхода третьей схемы 28 через схему 2 ИЛИ поступают на вход Пр мой счет первого реверсивного счетчика 30, который суммирует их, выходной код его мен етс и с цифрового выхода поступает на вход Коммутатора фаз 31, последний коммутирует фазы шагового привода 7 (фиг.1 который опускает сварочную головку 2 до момента касани свариваемых мате0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

риалов. После касани свариваемых материалов на втором входе блока 10 управлени по вл етс импульс, который поступает на второй вход третьего триггера 25, первод последний в исходное состо ние с сигналом О на выходе, запрещающем прохождение импульсов с выхода задающего генератора 26 на выход третьей схемы 2И 28, на первый вход схемы 2 ИЛИ 29 и далее по этой цепи на вход Пр мой счет первого реверсивного счетчика 30. Однако необходимость создани нужного сварочного усили на подпружиненном рычаге 4 требует дальнейшего опускани шаговым приводом 7 сварочной головки 2. Это происходит следующим образом. После касани свариваемых материалов импульс с второго входа блока управлени 10 поступает на второй вход четвертого триггера 32,перевод последний в состо ние, противоположное исходному . На пр мом выходе четвертого триггера 32 по вл етс сигнал 1, а на инверсном выходе - сигнал О. Сигнал с пр мого выхода четвертого триггера 32 поступает на первый вход четвертой схемы 2И 33 и разрешает прохождение на выход последней импульсов , поступающих на ее второй вход с выхода задающего генератора 26. Импульсы с выхода четвертой схемы 2И 33 поступают через схему 2ИЛИ 29 на вход Пр мой счет первого реверсивного счетчика 30, который будет суммировать их с числом импульсов , поступающих до касани свариваемых материалов, выходной код его будет измен тьс , с цифрового выхода поступать на коммутатор фаз 31, который продолжит коммутацию фаз шагового привода 7 и последний продолжит опускание сварочной головки 2. Одновременно импульсы с выхода четвертой схемы 2й 33 поступают на вход Обратный счет второго реверсивного счетчика 34, который будет вычитать их из числа записанного с программатора 35. Когда число поступивших импульсов станет равно числу шагов, установленному на программаторе 35, на выходе Заем второго реверсивного счетчика 34 по витс импульс, который поступит на первый вход четвертого триггера 32, переключит последний в состо ние с сигналом О на пр мом выходе и

сигналом 1 на инверсном выходе. Сигнал с пр мого выхода четвертого триггера 32 поступит на первый вход четвертой схемы 2И 33 и запретит прохождение на выход четвертой схемы 2И 33 импульсов, поступающих на ее второй вход с выхода задающего генератора 26, поэтому импульсы не поступ т и на схему 2ИЛИ 29, и на вход Пр мой счет первого реверсивного счетчика 30.

Таким образом, выходной код на цифровом выходе первого реверсивного счетчика 30 перестанет измен тьс , что приведет к остановке шагового привода 7 и сварочной головки 2. После окончани процесса сварки на третий вход блока управлени 10 поступит импульс Конец сварки, который передаетс на первый вход второго триггера 24, переключив последний в состо ние, противоположное исходному . На выходе второго триггера 24 по витс сигнал логической 1, который поступает на первый вхо второй схемы 2И 27 и разрешает прохождение на ее выход импульсов, поступающих на второй вход последней с выхода задающего генератора 26. Импульсы с выхода второй схемы 2И 27 поступают на вход Обратный счет первого реверсивного счетчика 30, который вычитает их из числа импульсов , поступивших на первый реверсивный счетчик 30 с момента подачи сигнала Пуск до окончани процесса сварки. При этом выходной код на цифровом выходе первого реверсивного счетчика 30 измен етс и поступает на коммутатор фаз 31, который коммутирует фазы .шагового двигател 7, последний поднимаетс и поднимает сварочную головку 2. При по влении на цифровом выходе первого реверсивного счетчика 30,нулевого кода, что соответствует исходному положению сварочной головки 2, на выходе Заем первого реверсивного счетчика 30 по вл етс импульс, который поступает на второй вход вто- рого триггера 24, перевед последний в исходное состо ние, что приводит к остановке шагового привода 7 и сварочной головки 2.

Таким образом, с помощью устройства возможно регулировать величину

1574405 -Ю

деформации привариваемого проводника при термокомпрессионной сварке, что значительно расшир ет область использовани устройства подобного типа.

0

Claims

Формула изобретени

Устройство дл регулировани величины деформации проводника при сварке давлением, содержащее сварочную головку, состо щую из корпуса и подпружиненного рычага, на конце ко5 торого закреплен сварочный инструмент механизм вертикального перемещени сварочной головки с приводом, датчик перемещений, выполненный на элементе Холла, установленного на корпусе сва0 рочной головки, и на посто нном магните , закрепленном на подпружиненном рычаге, блок управлени , первым входом подключенный к схеме запуска, а первым выходом - к приводу верти5 кальных перемещений, выход элемента Холла через последовательно соединенные усилитель и фильтр высоких частот подключен к первому входу первого компаратора, второй вход которого подключен к выходу первого делител , а также вычитатель, первым входом подключенный к выходу усилител , отличающеес тем, что, с целью повышени точности регулировани величины деформации проводника преимущественно при термокомпрессионной сварке, в него введены последовательно соединенные RS-триг- гер, схема выборки-хранени и сумматор , последовательно соединенные второй делитель, второй компаратор и элемент 2И, а также цифроаналоговый преобразователь и одновибратор, подключенный к второму входу блока управлени , второй выход которого подключен к второму входу элемента 2И, выходом соединенного с третьим входом блока управлени , цифровые выходы которого через цифроаналоговый преобразователь подключены к второму входу сумматора, выход последнего подключен к второму входу вычитател , а его выход - к второму входу второго компаратора , выход элемента 2И соединен с S-входом КЗ-триггера, R-вход которого подключен к выходу первого компаратора , а выход - к входу одновиб- ратора.

5

0

5

0

5

фие

Фиг. 2

г

//ffV Л

инач кб пли

исптп

и,

tx t,

to

Фие.з