Оборудование для разварки межсоединений ЭМ-4020Б

Микросварку выводов осуществляют обычно методом тер­мокомпрессии либо ультразвуковой сваркой. Проволока для образования перемычек между контактными площадками кри­сталла и выводов корпуса подается через центральное или бо­ковое капиллярное отверстие сварочного инструмента. Инстру­мент с центральной подачей проволоки обычно используют при термокомпрессионной сварке, требующей для образования ка­чественных соединений в 2—4 раза больших усилий сжатия, чем при ультразвуковой сварке.

При термокомпрессионной сварке на первом этапе (рис. а) на конце проволочки 1 образуется шарик электрическим раз­рядом или путем оплавления ее конца в пламени водородной горелки 4. Затем инструмент 3 опускается к месту сварки к нему прикладывается необходимое усилие сжатия. Рабочий столик с установленным на нем изделием предварительно разо­гревается до температуры 473... 673 К (200... 400^СС), при не­обходимости производится импульсный нагрев инструмента и в месте контактирования металлизированной площадки кристалла и вывода образуется качественное соединение (рис.б). Затем инструмент поднимается, при этом щипцы 2 разжимаются и проволочка протягивается через капилляр. Рабочий столик пе­ремещается, подводя под инструмент вторую контактную пло­щадку, инструмент опускается, и второе соединение формируется внахлест (рис. в). Щипцы зажимаются и, перемещаясь от инструмента, проводят обрыв проволочки. Инструмент подни­мается, щипцы производят подачу очередного участка проволоки, и цикл сварки повторяется.

При ультразвуковой сварке формируется нахлесточное со­единение, при этом используют инструмент с боковой подачей проволоки. Процесс соединения состоит из тех же этапов, что и ранее рассмотренный, за исключением образования шарика на конце проволоки.

Последовательность монтажа проволочных перемычек

В оборудовании третьего поколения — адаптивных микросва­рочных роботах — была применена система искусственного зре­ния, полностью автоматизирующая процесс коррекции положе­ния кристалла за счет автоматического сканирования его по­верхности и определения координат центров реперных точек. Представителями таких установок являются ОЗУН-12000 МЗ, ЭМ-4020Б для ультразвуковой и ЭМ-4060 для термокомпрес­сионной сварки выводов. Производительность этого оборудова­ния составляет соответственно 12 000, 14 000 и 28 000 сварок в час. Уникальная производительность установки ЭМ-4060 была достигнута применением развернутого, 3-координатного шагово­го привода сварочной головки и.электрического разряда для формирования шарика на перемычке.

Механизм микросварки

Механизм микросварки изображен на рис. ниже. На основании 19 закреплены кронштейны 16, 18 и 20, на которых смонтиро­ваны основные узлы механизма: сварочная головка 14, рычаг механизма подъема 25 и привод механизма подъема.

Привод механизма подъема включает шаговый двигатель 28, приводящий во вращение вал механизма подъема, на котором закреплены лепестки 27, фиксирующие верхнее (холостое) и нижнее (рабочее) положения сварочной головки. На валу ме­ханизма подъема закреплен шкив 26, связанный стальным тросиком 1 со шкивом 23, закрепленным на рычаге механизма подъема. Тросик прикреплен к обоим шкивам и делает по их поверхности по полтора витка. Свободные концы тросика стя­гиваются пружиной 17, таким образом между шкивами обра­зуется кинематически точная связь, позволяющая им совершать один оборот. На фланце вала шкива 23 на втулках 21 закреп­лены подшипники 8 и 11, взаимодействующие с башмаком 22, прикрепленным к основанию сварочной головки. При этом сва­рочная головка поворачивается в опорах 13.

Подшипник 8 определяет верхнее исходное положение сва­рочной головки. При дальнейшем вращении вала с башмаком начинает контактировать подшипник 11, эксцентрично закреп­ленный на валу и определяющий вертикальные перемещения сварочной головки в процессе приварки проволоки к контакт­ным площадкам кристалла, к выводам корпуса и при обра­зовании петли проволочной перемычки. Управление вращением шагового двигателя и вертикальным перемещением головки осуществляет управляющая микроЭВМ «Электроника 60М».

Механизм микросварки

Не­обходимые положения сварочной головки вводятся в память ЭВМ в процессе обучения. Положения головки при приварке контактов кристалла и выводов корпуса фиксируются по нали­чию электрического контакта между сварочной головкой и кор­пусом. При этом ЭВМ запоминает состояние (число шагов) шагового двигателя. Положение головки при образовании петли программируется при обучении. При этом перемещением головки управляют вручную, пока не получат перемычку требуемой вы­соты. При переходе на автоматический режим это положение головки будет зафиксировано в памяти машины.

Вертикальные перемещения головки производятся относитель­но рычага 25 механизма подъема, его положение регулируется винтом 24. Ультразвуковой преобразователь 12 с инструментом 9 упруго закреплен в корпусе 14, усилие прижима регулируется винтом 15.

На кронштейне сварочной головки размещены сварочные щип­цы 10, осуществляющие зажим, подачу и обрыв проволоки. Зажим проволоки производится смыканием губок щипцов элек­тромагнитом 7. Подача и обрыв проволоки осуществляется за счет поворота щипцов в зажатом состоянии в вертикальной плоскости. Для их поворота служит пластина 5, закрепленная в шарнирной опоре 4. Один конец пластины защемлен, а второй входит в паз рычага 6, связанного с щипцами. При подаче тока в катушку электромагнита обрыва проволоки 2 центр пластины опускается вниз, а ее конец поворачивает рычаг 6 по часовой стрелке, отводя щипцы от инструмента и обрывая алюминиевую проволоку. Для подачи проволоки запитывается электромагнит 3, при этом щипцы перемещаются к инструменту и проталкивают проволоку. Величина хода щипцов при подаче и обрыве про­волоки и усилие их смыкания регулируется положением сердечников соответствующих электромагнитов.

Координатный стол для угловых и линейных перемещений представлен на рис. ниже. На плите 8 смонтирован привод для перемещения по одной из координат, включающий шаговый элек­тродвигатель 7, передающий вращение на ходовой винт 9, ко­торый поступательно перемещает гайку 10, фиксируемую от по­ворота скользящей шпонкой 11. Торец гайки упирается в ка­ретку 12, перемещающуюся в шариковых направляющих и при­жимаемую к гайке двумя пружинами аналогично каретке 5. В каретке 12 смонтирован такой же привод для перемещения по другой координате в шариковых направляющих 6 каретки 5. Пружины 13 прижимают каретку к торцу ведущей гайки.

На поверхности каретки 5 смонтирован привод поворота ра­бочего столика и механизм закрепления или освобождения кор­пуса обрабатываемой ИС. Вращение от шагового электродвига­теля 5 через червяк 3 передается на колесо 2, приводящее во вращение рабочий столик. Для фиксации корпуса служит пор­шень 4, который при подаче воздуха перемещается вверх, сжимая пружину 1 и перемещая вверх штифт, осуществляющий подъем фиксатора. Корпус удерживается усилием пружины при опуска­нии фиксатора.

Координатный стол микросварочной установки