Республіка Білорусь, м. Мінськ, ВАТ «Планар-ЗІ».

Для підвищення якості мікрозварювання дротових і стрічкових виводів запропоновано методику стабілізації зварювального зусилля шляхом компенсації пружності підвіски ультразвукового перетворювача (УЗП) у циклі ультразвукового / термозвукового монтажу виводу. Проведено аналіз побудови ультразвукових технологічних систем і факторів, що впливають на стабільність процесу мікрозварювання. Для керування зварювальним зусиллям використовується електромагнітний пристрій на основі котушки в полі постійного магніту, при цьому зусилля прямо пропорційно струму, що протікає в котушці. Для компенсації пружності підвіски використовуються дані, отримані при попередньому калібруванні зміни зусилля підвіски у всьому діапазоні перебігу УЗП. При цьому калібрування виконується за відсутності струму, що протікає через котушку. Величина зусилля може зчитуватися з цифрового датчика зусилля. Одночасно значення зусилля порівнюються з оцифрованим сигналом датчика деформації. Отримані дані зберігаються у пам'яті установки приєднання виводів. У циклі приєднання провідника після визначення моменту контактування привод переміщує зварювальну головку по вертикалі на величину заданого перебіга (близько одного діаметра приєднуваного провідника). При цьому відбувається вигин рухомої частини підвіски УЗП і збільшення навантаження, для компенсації якого автоматично зменшується струм через котушку електромагнітного навантаження, що дозволяє зберігати встановлене зусилля на заданому рівні. Аналогічно виконується компенсація зварювального зусилля при зварюванні, з тією різницею, що змінюється вектор зусилля компенсації — зусилля має збільшуватися зі збільшенням деформації провідника. Реалізація запропонованого алгоритму дозволила покращити стабілізацію зварювального зусилля до 20% при зварюванні провідників підвищеного перерізу та покращити якість зварювання. Запропоноване рішення може бути застосовано і в інших ультразвукових технологічних системах мікрозварювання, в тому числі для приєднання провідників діаметром менш ніж 100 мкм.

Ключові слова: ультразвукова зварювальна головка, зварювальне зусилля, стабілізація струму в котушці, ультразвуковий перетворювач, підвіска, плоскопаралельні пластини.

1. Ланин В.Л., Петухов И.Б., Драгилев Л.Г. Ультразвуковая микросварка проволочных выводов больших диаметров при монтаже мощных полупроводниковых приборов. Электроника: Наука, Технология. Бизнес, 2020, №2 (00193), с. 152–160.
2. Петухов И.Б., Кипарин И.Н. Технологическая система микросварки проволочных выводов большого диаметра. Материалы 21-й МНПК «Современные информационные и электронные технологии», Украина, Одесса, 2020, c. 46–47.
3. Chen Y., Yan Q., Gong H. Research on the force-position switching control system of wire bonding head on DSP. Mechanics and Materials, vols. 511–512, 2014, рp. 1118–1122. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.511-512.1118
4. Fang L., Yin Y.H., Chen Z.N. Design and control of novel linear wire bonding head. The International Journal оf Advanced Manufacturing Technology, 2007, 35(11), рр. 1136–1144. https://doi.org/10.1007/s00170-006-0795-9
5. Harmann G.G. Wire Bonding in Microelectronics. USA, NY, McGraw Hill, 2010, 446 р.
6. Достанко А.П. и др. Технологические процессы и системы в микроэлектронике: плазменные, электронно-ионно-лучевые, ультразвуковые. Минск, Бестпринт, 2009, 202 с.
7. Jacques S. The Importance of Interconnection Technologies: Reliability of Power Electronic Packages, 2017, p. 185–201. http://dx.doi.org/10.5772/intechopen.69611