SU948581A1 - Устройство дл ультразвуковой сварки - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области обработки материалов давлением с ультразвуком и может найти г применение в электронной промышленности, например, на операци х сборки полупроводниковых приборов и интегральных схем.

Известно устройсто  дл  ультразвуковой сварки, содерхсащее преобразователь , соединенный с волноводом, и инструмент дл  изгибных колебаний со вставкой более высокой добротности , установленный в пучности продольной волны волновода til.

Недостатком известного устройства  вл етс  то, что в процессе работы от сварки к сварке происходит рассогласование резонансного режима, обус ,ловленное тем, что вставка и стержен|5 инструмента обладают различными |соэффициентами линейного расширени  псэд воздействием теплового потока , образующегос  при ультразвуковых колебани х инструмента.

Известно устройство дл  ультразвуновой сварки, содержащее преобразователь , соединенный с волноводом, выполненным в виде вилки с зубцами, имеющимиразные коэффициенты трансформации , и инструмент дл  изгибных колебаний 2 .

Недостатком такого устройства  вл етс  сложность его наладки в работе, что вызывает нестабильность процесса сварки и низкую воспроизводимость качества соединений.

Известно также устройство дл  ультразвуковой сварки, в котором инструмент выполнен в виде усеченного в фокусах эллипсоида вращени  с суммой длин фокальных радиусов, кратной длине полуволны ультразвуковых колебаний, распростран емых в нем ГЗЗ.

Недостатком этого устройства  лв етс  низкое согласование ультразвуковой колебательной системы с нагрузкой , что снижает качество сварки.

Наиболее близким техническим решением , к изобретению  вл етс  устройство дл  ультразвуковой сварки, содержащее преобразователь, соединенный с волноводом, и инструмент, установленный в волноводе перпендикул рно его оси Г41.

Недостатком известного устройства 25  вл етс  низкое значение сфокусированной энергии колебаний в зоне сварки , что снижает качество сварки.

Целью изобретени   вл етс  повышение качества сварных соединений и

Claims (4)

1. стабильность режима работы за счет фокусированного ввода колебаний в инструмент, Цель достигаетс  тем, что в устр стве , содержащем преобразователь, соединенный с волноводом, и инстру мент., установленный в волноводе пе пендикул рно его оси, волновод, вып Нен в виде эллипсоида вращени ,усе ченного в. одном из фокусов и соеди ненного с преобразователем в плоско ти сечени , при этом инструмент ус тановлен в фокальной плоскости эллипсоида , а сумма длин фокальных ра усов эллипсоида кратна полуволне ра простран ющихс  в нем колебаний. На чертеже изображено предлагаем . устройство. Устройство содержит преобразователь 1 с волноводом 2 и установленный в нем инструмент 3, Волновод 2 выполнен в виде эллипсоида вращени , усеченного в одном из фокусов F и соединенного с плоскостью сечени  {фокус F) с преобразователем а инструмент 3 установлен в фокальной плоскости (фокус Fn) перпендикул рно оск волновода, при этом сум ма длин фокальных радиусов г и Гп волновода кратна полуволне распрост ран ющихс  в нем колебаний. На чертеже также приведены эпюры колебани инструмента с собственной амплитуг . дои А и суммарной амплитудой, от внешней возмущающей силы, вызываювдае локальное смещение фокуса FJJ вдоль оси волновода. Устройство работает следующим образом. Ультразвуковые колебани  от преобразовател  1 через волновод 2 ввод тс  в инструмен,;г. 3, Ось инструмента , размещенна  в (рокусе ,Fq волновода, за счет интенсификации колебаний перемещаетс  в направ лении оси волновода на рассто ние, большее, чем ось инструмента на границе с поверхностью волновода, Это вызывает дополнительный изгиб о инструмента от воздействи  внешней возмущающей силы. Кроме изгиба оси инструмента от этой силы, в нем происход т и собственные изгибные колебани , которые в сумме увеличивают общую амплитуду колебаний инст румента на торцах. В данном устройстве дополнительн увеличение изгиба оси инструмента происходит, за. счет увеличени  амгйи .туды колебаний в фокальной точке FQ . Этот эффект происходит вслед ствие фокусировани  энергии колебаний в фокальной точке волновода, выполненного в виде эллипсоида вращени . Такой локальный характер ввода с1мплитуды колебаний в инструмент пр водит и тому, что ось инструмента в фокальной точке перемещаетс  за каждый полупериод на величину амплитуды больщую, чем ось инструмента на границе креплени  по поверхности волновода. Изгиб оси инструмента происходит в фокальной точке на величину, разности амплитуд колебаний в точке F и на поверхности волновода в этом сечении. Следует отметить, что использование эллиптического волновода позвол ет повысить точность со1 ласовани  и снизить трудоемкость при его креплении, например , пайкой инструмента в волноводе по сравнению с другими, обеспечивающими увеличение амплитуды колебаний. Использование эллиптической геометрии волновода позвол ет получить новый эффект колебаний в фокальном сечении креплени  инструмента и этим вызвать его дополнительный изгиб. Геометри  непосредственно самой фигуры эллипса обеспечивает посто нство сумм длин фокальных радиусов. Это позвол ет, передавать колебани  от преобразовател  (в фокальной плоскости точки F в фокус Fi) . При этом вс  энерги  колебаний от преобразовател  вводитс  в фокус F волновода и передаетс  в инструмент . Кратность сумгФл-длин фокальных радиусов длине полуволны колебаний , распростран ющихс  в волноводе , обеспечивает посто нство резонансного режима всех длин волн сход щихс  в фокус F,. Такой прием позвол ет создать стабильность режима работы инструмента. Кроме того, эллиптическа  геомегтри  волновода создает {по сравнению ff волноводами известной геометрии) при нагрузках повыщенную жесткость. Увеличение жесткости волновода под нагрузкой снижает его деформацию и тем самым стабилизирует его механику т врлноводные свойства. Дополнительный изгиб оси инструмента , установленного в фокальной плоскости эллиптического волновода, достигаетс  за счет разности амплитуд колебаний в фокусе F, и на боковой поверхности волновода. В инструменте возникают собственные ультразвуковые колебани , частота и вид {продольные, изгибные) которых определ етс  размерами инструмента . При этом ось инструмента еще дополнительно изгибаетс  вследствие разности амплитуд по сечению волновода . Поэтому под внешей возмущающей силой подразумеваетс  механическое воздействие на ось инструмента под усилием смещени  с величиной , равной разности амплитуд по сечению волновода. Физическа  сущность дополнительного увеличени  амплитуды в фокальной точке F волновода заключаетс  в том, что эта точка  вл етс  фокусом , в.котором сход тс  пучности колебаний всех кратных сумме длин фокальных радиусов полуволн ультразвуковых колебаний. В этой точке наблюдаетс  наибольша  интенсивност :колебаний и величина амплитуды по сравнению с другими зонами в фокаль ном сечении. Установлено что при мощности 3 амплитуда колебаний волновода в ф6кальной точке равн лась 1,8 мкм, а в крайних точках сечени , т.е. на п верхности .волновода, она составила 0,6-0,8 мкм. Таким образом, данное устройство обеспечивает в каждом эксперименте более высокую прочность соединений, а рассеивание л прочности в два раз меньше, т.е. повышаетс  стабильност соединений. Формула изобретени  Устройство дл  ультразвуковой сварки, содержащее преобразователь, соединенный с волноводом, и инструмент , установленный в волноводе пер пендикул рно его оси, отличающеес  тем, что, с целью повышени  качества сварных соединений и стабильности режима работы за счет фокусированного ввода колебаний в инструмент, волновод выполнен в виде эллипсоида вращени , усеченного в одном из фокусов и соединенного с преобразователем в плоскости сечени , при этом инструмент установлен в фокальной плоскости эллипсоида, а сумма длин фокальных радиусов эллипсоида кратна полуволне распростран ющихс  в нем колебаний. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 539712, кл. В 23 К 20/10, 1975.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 564126, кл. В 23-К 20/10, 1975.
3. 3.Авторское свидетельство СССР № 575189, кл. В 23 К 20/10, 1976.
4. 4.Рыдзевский А.П., Бел ков А.И., ,Онегин Е.Е. Ультразвукова  сварка в микроэлектронике. Обзоры по электронной технике. М., Электроника, 1972, вып. 7/234,.с. 5, 10 (прототип).