close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY13489

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2010.08.30
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 13489
(13) C1
(19)
H 01L 21/02
УСТАНОВКА ПРИСОЕДИНЕНИЯ ВЫВОДОВ
АЛЮМИНИЕВОЙ ПРОВОЛОКИ
(21) Номер заявки: a 20070441
(22) 2007.04.19
(43) 2008.12.30
(71) Заявитель: Научно-производственное
республиканское унитарное предприятие "КБТЭМ-СО" (BY)
(72) Авторы: Огер Юрий Павлович; Шуньков Семен Иванович; Иваш Анатолий Михайлович (BY)
(73) Патентообладатель: Научно-производственное республиканское унитарное
предприятие "КБТЭМ-СО" (BY)
(56) US 5868300 A, 1999.
SU 740448, 1980.
SU 604056, 1978.
SU 534809, 1977.
SU 1772845 A1, 1992.
BY 13489 C1 2010.08.30
(57)
Установка присоединения выводов алюминиевой проволоки, содержащая сварочную
головку с инструментом и расположенными над ним зажимными губками и устройство
перемещения сварочной головки по координате z и поворота на угол сварки ϕ с приводами, выполненное в виде двух втулок - внутренней, жестко закрепленной на двухкоординатном столе, и наружной, установленной на внутренней с возможностью перемещения
BY 13489 C1 2010.08.30
относительно ее по координате z и поворота на угол сварки ϕ, при этом наружная втулка
кинематически связана с электромагнитами устройства нагружения и приводами устройства перемещения сварочной головки по координате z и поворота на угол сварки ϕ, установленными на двухкоординатном столе, на котором установлена катушка для проволоки
и кинематически связана с приводом поворота сварочной головки на угол сварки ϕ с возможностью синхронного поворота ее со сварочной головкой, закрепленной на наружной
втулке.
Изобретение относится к производству изделий электронной техники, в частности к
оборудованию для присоединения (приварки) выводов алюминиевой проволокой диаметром от 100 до 500 мкм методом ультразвуковой сварки, используемому в производстве
мощных транзисторов, гибридных интегральных схем и изделий силовой электроники.
В настоящее время доминирующее положение в этой области занимают фирмы Orthodyne и F&K Delvotec. Известна автоматическая установка для присоединения проволочных выводов внахлестку [а.с. СССР 740448, 1980], содержащая корпус, устройство подачи
приборов на шаг, двухкоординатный стол, устройство поворота, выполненное в виде червячного редуктора, сварочную головку с инструментом, установленную на валу червячного редуктора с возможностью качания, механизм ее перемещения в виде рычажнокулачкового механизма с толкателями. Упомянутая установка предназначена для приварки алюминиевых выводов диаметром до 100 мкм, и по конструктивному построению соответствует современным тенденциям, т.е. сварочный инструмент перемещается по
координатам x, y, z и ϕ, а загрузочное устройство выполняет функции подачи обрабатываемого изделия в рабочую зону и фиксации его.
Недостатком данного устройства является сложность конструкции механизма перемещения сварочной головки по координате z с множеством регулировок. При рассмотрении возможности разварки алюминиевых проводников до 500 мкм выявляются и другие
недостатки.
Во-первых, это недостаточная жесткость конструкции, так как усилие нагружения
возрастает на несколько порядков (для проволок диаметром 100 мкм нагружение составляет 1,2 H для 500 мкм до 30 H) и при большой консоли (расстояние от инструмента до
оси качания сварочной головки) возникают паразитные вибрации инструмента и, как
следствие, невоспроизводимость качества сварки.
Во-вторых, невозможность разварки в труднодоступных местах, где необходимо производить первую сварку внутри корпуса вдоль стенки с последующим поворотом перемычки ("петли") под углом до ±90° к направлению первой сварки. Это обусловлено тем,
что данная конструкция подачи проволоки с зажимом непосредственно за инструментом
допускает поворот сварочной головки только до начала первой сварки, чтобы не было
ухода проволоки из под инструмента. Экспериментальные проверки показали, что для поворота сварочной головки в процессе формирования перемычки (после первой сварки)
необходимо, чтобы зажим проволоки был над инструментом, а отклонение направления
подачи проволоки от оси вращения инструмента было не более 20° при этом катушка
должна поворачиваться синхронно со сварочной головкой.
Ближайшим прототипом является установка присоединения выводов [патент США
5,868,300, 9, МПК H 01L 021/607, 1999], содержащая двухкоординатный стол с приводами, на котором закреплен механизм поворота, выполненный в виде поворотной трубы на
подшипниках, сварочную головку, смонтированную на поворотной трубе с возможностью
качания (поворота) для перемещения сварочного инструмента по оси z. Согласно патента,
сварочная головка помимо ультразвукового преобразователя с инструментом и зажимных
губок включает в себя устройство перемещения сварочной головки по z и устройство
нагружения.
2
BY 13489 C1 2010.08.30
Основным недостатком данной конструкции, как и в приведенной выше, является отсутствие технологической возможности для разварки изделий, требующих формирование
перемычек с поворотом до ±90° к направлению первой сварки, так как эти конструкции не
позволяют производить поворот сварочной головки между сварками по причине ухода
проволоки из-под рабочего торца инструмента.
Задачей изобретения является расширение технологических возможностей за счет
разварки изделий, требующих формирования перемычек с поворотом до ±90° к направлению первой сварки.
Поставленная задача достигается тем, что установка присоединения выводов алюминиевой проволоки, содержащая сварочную головку с инструментом и расположенными
над ним зажимными губками и устройство перемещения сварочной головки по координате Z и поворота на угол сварки ϕ с приводами, выполненное в виде двух втулок - внутренней, жестоко закрепленной на двухкоординатном столе, и наружной, установленной на
внутренней, с возможностью перемещения относительно ее по координате Z и поворота
на угол сварки ϕ, при этом наружная втулка кинематически связана с электромагнитами
устройства нагружения и приводами устройства перемещения сварочной головки по координате Z и поворота на угол сварки ϕ, установленными на двухкоординатном столе, на
котором установлена катушка для проволоки и кинематически связана с приводом поворота сварочной головки на угол сварки ϕ с возможностью синхронного поворота ее со
сварочной головкой, закрепленной на наружной втулке.
Суть изобретения поясняется чертежом, где представлена установка присоединения
выводов алюминиевой проволоки.
Установка присоединения выводов алюминиевой проволоки содержит сварочную головку 1 с инструментом 2, зажимные губки 3, устройство перемещения сварочной головки 4
по координате Z и поворота на угол сварки ϕ, с приводом перемещения по координате Z 5
и приводом поворота на угол ϕ 6.
Устройство перемещения сварочной головки 4 по координате Z и поворота на угол ϕ
состоит из внутренней втулки 7, жестоко закрепленной на двухкоординатном столе 8 и
наружной (охватывающей) втулки 9, установленной на внутренней втулке 7 с возможностью перемещения относительно ее координате Z и поворота на угол сварки ϕ. Наружная
втулка 9 кинематически связана с электромагнитами устройства нагружения 10 (второй
электромагнит на чертеже не показан) и приводами устройства перемещения сварочной
головки по координате Z 5 и поворота на угол сварки ϕ 6, установленными на двухкоординатном столе 8, на котором установлена катушка для проволоки 11 и кинематически
связана с приводом поворота сварочной головки 6 с возможностью синхронного поворота
ее со сварочной головкой 1, закрепленной на наружной втулке 9.
Кинематическая связь может быть реализована любыми широко известными способами, например наружной втулки 9 с приводами 5 и 6 посредством рычага, взаимодействующего с парой гайка - винт и подвижного шпоночного соединения и зубчатой парой
соответственно.
В качестве приводов X, Y, Z и ϕ могут быть применены шаговые двигатели, причем
привод ϕ должен быть с двумя выходными валами.
Установка присоединения выводов алюминиевой проволоки работает следующим образом.
Перед началом работы производится ввод программы (запись) координат контактных
площадок кристалла и корпуса, развариваемого изделия, путем обучения по первому изделию, принимаемому за эталон, заправляют проволоку в инструмент, губки переводят в
положение зажима, сварочную головку - в крайнее верхнее положение. Затем устанавливают необходимые режимы первой и второй сварок. Режимы независимы и программируются (мощность и длительность сварочного импульса, величина нагружения). После
3
BY 13489 C1 2010.08.30
подачи изделия на рабочую позицию система распознавания при помощи оптики и ТВ камеры принимает изображение изделия, сравнивает его с эталонным и передает величины
отклонения на ЭВМ (ЭВМ и система распознавания на чертежах не показаны), ЭВМ рассчитывает координаты всех точек разварки, углы разводки перемычек (ϕ1…ϕn) и выдает
исполнительным органам (приводам) команды на выполнение перемещений в соответствии с управляющей программой монтажа перемычек.
Процесс монтажа традиционных перемычек (без поворота на угол до ±90° к направлению первой сварки). Следующая с исходного положения сварочная головка 1 с инструментом 2 вводится в зону первой сварки, при этом перемещения по координатам X и Y,
осуществляются двухкоординатным столом 8, по координате Z приводом 5, а привод поворота на угол сварки 6 поворачивает сварочную головку на угол (угол разводки первой
перемычки) и синхронно поворачивает катушку для проволоки 11.
В момент касания инструментом 2 изделия, перемещение производится только по координате Z, а перемещение по X, Y и поворот по ϕ закончены, так как величина перемещения по Z, как минимум, в 2 раза превышает перемещения по X, Y.
Момент касания изделия инструментом 2 фиксируется датчиком сварочной головки 1,
после чего привод 5 отрабатывает определенное количество шагов, прерывая кинематическую связь привода 5 с наружной втулкой 9 (в точке контакта A появляется зазор) и одновременно включаются электромагниты устройства нагружения 10, создавая нагружение
для первой сварки F1, губки 3 разжимаются, а на сварочную головку 1 подается сварочный
импульс для выполнения первой сварки.
После выполнение первой сварки отключаются электромагниты устройства нагружения 10, включаются с программно-регулируемыми задержками привод по Z 5 и двухкоординатный стол 8, поднимая и одновременно перемещая сварочную головку 1 с
инструментом 2 к месту второй сварки. На высоте подъема инструмента "H", регулируемой и программируемой в зависимости от требуемой высоты перемычки ("петли") производится зажим проволоки губками 3, а привод 5 делает реверс и совместно с
двухкоординатным столом 8 перемещают сварочную головку 1 в зону второй сварки.
Н = 1⋅(1,4÷1,6),
где H - необходимая длина проволоки для образования перемычки;
1 - длина перемычки.
Процесс выполнения второй сварки аналогичен первой, отличается только режимами
сварки (нагружение, мощность и длительность сварочного импульса).
После выполнения второй сварки отключаются электромагниты устройства нагружения 10, а привод 5 отрабатывает запрограммированное количество шагов, поднимая сварочную головку 1 с инструментом 2 на величину подачи проволоки для очередной первой
сварки (равной сумме толщины ножа и торца инструмента). После чего привод 5 делает
реверс, включается двухкоординатный стол 8 и перемещают сварочную головку 1 на позицию отрезки с одновременной подформовкой проволоки.
По окончании перемещения в позицию отрезки губки 3 зажимают проволоку и производиться ее отрезка. После отрезки проволоки привод 5 возвращает(поднимает) сварочную головку 1 в исходное положение. На этом выполнение первой перемычки закончено.
Выполнение всех последующих аналогично первой.
Разварка изделий, в которых возникает необходимость формирования перемычек с
поворотом до ±90° к направлению первой сварки, производится по той же схеме со следующим дополнением:
с исходного положения при вводе сварочной головки 1 в зону первой сварки привод 6
поворота на угол сварки ϕ поворачивает сварочную головку на угол ϕ - угол поворота
первой сварки к направлению первой перемычки;
а после выполнения первой сварки при подъеме сварочной головки 1 включается привод 6 и поворачивает сварочную головку 1 до совпадения с направлением первой пере4
BY 13489 C1 2010.08.30
мычки (угол ϕ1). В процессе подъема и одновременного поворота сварочной головки 1 инструмент 2 перемещается вдоль проволоки и поворачивается вокруг нее, сохраняя свое
первоначальное положение (торец инструмента сохраняет симметричное положение относительно проволоки).
После окончания поворота сварочной головки 1 с инструментом 2, который заканчивается до достижения инструментом 2 высоты подъема "H" и последующей фиксации
(зажима) проволоки за инструментом 2 и перемещения в зону второй сварки проволока
заходит в центрирующий паз на торце инструмента 2.
Эта технологическая возможность проводить поворот сварочной головки между сварками без опасения ухода проволоки из-под торца инструмента обеспечивается конструкцией устройства перемещения сварочной головки по координате Z и поворота на угол
сварки ϕ, которая позволяет совместить ось вращения сварочной головки с направлением
подачи проволоки от катушки в инструмент и расположить зажимные губки над инструментом.
Таким образом, предлагаемая установка присоединения выводов алюминиевой проволоки проста и позволяет вести разварку изделий электронной техники (ИЭТ) с традиционными требованиями к формированию перемычек, так и ИЭТ, у которых ряд перемычек
выполняется с углом поворота до ±90° к направлению первой сварки, количество которых
в последнее время постоянно растет.
Источники информации:
1. А.с. СССР 740448, 1980.
2. Патент США 5,868,300,9, МПК H 01L 021/607, 1999 (прототип).
3. Проспекты фирм Orthodyne и F&K Delvotec.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
102 Кб
Теги
by13489, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа