ТЕХНОЛОГИЯ, МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ (С.А.Куркин) - часть 75

 300

тигается  одновременной  обработкой  нескольких  изделий  на  позициях,  расположенных  в  пределах 

рабочего сектора ftp (рис. 10) .Станок-автомат для сборки тракторных катков и сварки их кольцевым 

швом (рис. 11 и 12) является примером использования роторной схемы. Ротор оборудован четырех-

местной  планшайбой  со  специальными  устройствами  для  сборки,  закрепления  и  вращения  катка. 

Над  каждым  таким  устройством  (гнездом  ротора)  установлена  сварочная  головка  5  (рис. 12) с  ка-

тушкой 7 электродной  проволоки  и  флюсоподающими  трубками  8  и  6.  Планшайба  и  кольцевая 

обойма со сварочными головками смонтированы на общем вертикальном валу и вращаются вокруг 

его оси, обеспечивая производительность 150 шт/ч при скорости сварки 1 м/мин. 

Автомат работает следующим образом. Из загрузочного лотка 1 (рис. 11), снабженного системой 

отсекателей, обе заготовки 2 одновременно поступают в приемную призму 12 манипулятора. Затем 

под действием пневмоцилиндра 4 фиксатор 5 входит в зацепление с ротором 3, после чего весь ма-

нипулятор 7 начинает  поворачиваться  вместе  с  ротором  3  вокруг  оси  вала  б.  При  этом  пневмо-

цилиндр 11 по  направляющим  10  подает  призмы  12  вверх  до  уровня  зажимных  пинолей,  центри-

рующих половины катка с прижатием их друг к другу. После этого цилиндр 11 опускает порожнюю 

призму 12 вниз, цилиндр 4 выводит из зацепления фиксатор 5 и весь манипулятор 7 возвращается в 

исходное положение пневмоцилиндром 9, закрепленным на станине 8. Далее включается сварочный 

вращатель с приводной 2 (рис. 12) и хвостовой 4 бабками, и начинается процесс сварки. При этом 

ротор 1 и изделие 3 непрерывно и равномерно вращаются относительно своих осей. После того как 

свариваемый  каток  совершает  полный  оборот  вокруг  своей  оси  и 3/4 оборота  вокруг  оси  ротора, 

сварка прекращается и изделие выгружается на ходу при определенном положении ротора. 

ДЕТАЛИ ПРИБОРОВ 

Сильфоны, транзисторы (лист 227) . 

 При  изготовлении  деталей  приборов  сваривают  самые  разнообразные  материалы  в  различных 

сочетаниях  при  толщине  от  сотых  долей  миллиметра  до  нескольких  миллиметров.  Упругие  чувстви-

тельные элементы давления (мембраны, сильфоны) изготовляют обычно из бронзы или из коррозион-

но-стойкой стали толщиной 0,05 ... 0,5 мм, подвергнутой нагартовке для создания определенных уп-

ругих  характеристик.  К  сварным  соединениям  предъявляют  требования  прочности  и  плотности. 

Сваривают  эти  элементы  аргоноду-говой,  микро  плазменной,  электронно-лучевой  или  контактной 

сваркой,  принимая  меры  по  ограничению  зоны  разогрева  при  сварке.  На  рис. 1 показан  сильфон, 

изготовленный оплавлением отбортовок штампованных мембран по наружным и внутренним конту-

рам. Сварку обычно проводят токами в несколько ампер с сопловой защитой зоны шва или с приме-

нением стеклянных накладных микрокамер для уменьшения сдувания аргона. 

Мембранные  чувствительные  элементы  сваривают  или  шовной  контактной  сваркой,  или  мето-

дом сварки плавлением. В первом случае (рис. 2) применяют приспособление для закрепления и син-

хронного вращения деталей 1 и роликовый электрод 2. Во втором случае (рис.3) для предотвращения 

прожогов  и  уменьшения  общего  разогрева  изделия  применяют  медные  оправки-холодильники  1,  в 

которых  зажимают  свариваемое  изделие 2. Сварочная  дуга  оплавляет  кромки,  и  кольцевой  шов 

формируется у кромок приспособления. 

В случае приварки тонкостенных элементов 4 (рис.4) к более толстым элементам 3 арматуры для 

прижатия  тонкостенной  детали  и  теплоотвода  от  места  сварки  используют  массивную  оправку  5 

цветового  типа,  разжимаемую  конусом 2. Сварочная  горелка  1  перемещается  по  свариваемым 

кромкам, причем для уменьшения толщины более массивной детали в зоне сварного шва на ней де-

лают  технологические  канавки.  Другая  конструкция  соединения  тонкостенного  элемента  с  толсто-

стенными деталями арматуры показана на рис. 5, а, б. 

В большом объеме соединения сваркой и пайкой применяют при производстве транзисторов и 

микросхем  (рис. 7). Основными  конструктивными  элементами  полупроводниковых  приборов  явля-

ются  (рис. б): основание 3 корпуса, подложка 5 интегральной схемы, закрепляемая на основании с 

помощью  клея,  металлические  выводы  1,  закрепленные  в  основании  с  помощью  изоляторов 2, и 

крышка 4. С помощью сварки и пайки выполняют три главные операции:  закрепление кристаллов 

на подложках, присоединение электродных выводов и герметизацию корпусов. 

Закрепление  кристаллов  на  подложке  производится  контактно-реактивной  пайкой  или  пайкой 

эвтектическими  сплавами.  Во  втором  случае  (рис. 8) в  процессе  сборки кристалла  с  подложкой  эв-

тектический сплав с температурой плавления примерно 360 °С в виде прокладки l (рис. 8, а) поме-

щается  между  соединяемыми  деталями.  Вакуумный  пинцет 2 захватывает  прокладку  и  устанавли-

вает ее на подложку 3 (рис. 8, б) основания микросхемы, которое прижимами 4 прижато к нагрева-

телю  5.  Вакуумный  пинцет 2 захватывает  кристалл  6  (рис. 8, в)  и  устанавливает  его  на  прокладку 

припоя (рис. 8, г). Далее включается нагреватель и происходит пайка, которая контролируется визу-

ально с помощью микроскопа. Охлаждают детали после завершения пайки обдувом их защитным га-

зом. 

Приварка электродных выводов (лист 228).  

Присоединение  электродных  выводов  к  кристаллам  можно  выполнять  термокомпрессионной 

сваркой при создании в зоне контакта нагрева и давления, но без расплавления соединяемых мате-

риалов.  На  рис. 1 показаны  варианты  нагрева  зоны  соединения  при  термокомпрессионной  сварке 

кристалла 3 с электродным выводом 2 и корпусом 4, при которых нагреватели б могут располагаться 

или в столике 5 (рис. 1, а), или в инструменте 1  (рис. 1, б), или одновременно и в инструменте и в 

 

301

столике (рис. l,e). Нагрев инструмента можно осуществлять и путем пропускания через него электри-

ческого тока по схеме рис. 1,г. 

Конструкция  инструмента  и  технология  термокомпрессионной  сварки  выводов  показаны  на 

рис. 3. По схеме рис. 3, а на конце электродной проволоки 1, проходящей через капилляр 3 при от-

крытом зажимном устройстве 2, с помощью пламени водородной горелки 4 образуют шарик 5 (по-

ложение I). Деформация этого шарика при ходе капилляра вниз обеспечивает развитый и надежный 

контакт электродного вывода 6 с кристаллом 7 (положение П). Второй конец вывода б к контактной 

площадке 8 корпуса 9 может быть присоединен после смещения площадки 8 или капилляра 3 (поло-

жение III) внахлестку (положение IV). Форма контакта (зона Л) показана на виде сверху готового вы-

вода 10. По схеме рис. 3, б электродную проволоку подают в зону сварки из сопла 12, совмещают с 

инструментом 11 в виде клина и прижимают к кристаллу. После приварки вывода электродную про-

волоку обрезают на нужную длину и второй конец приваривают аналогичным образом. Форма мест 

соединения (зоны А) показана на виде сверху, обозначения остальных элементов соответствуют рис. 

3, д. Схема рис. 3, в близка к схеме рис. 3, а, однако в этом случае шарик не образуют, а изгибая 

электродную проволоку под прямым углом, приваривают ее нахлесточным соединением к кристаллу. 

Затем  проволоку  вытягивают  из  капилляра  с  образованием  петли  и  повторно  приваривают  к  кон-

тактному  выводу.  После  некоторой  вытяжки  проволоку  обрезают  ножом  13,  отгибая  оставшийся  у 

капилляра  конец  для  подготовки  его  к  следующей  сварке.  Более  сложная  форма  инструмента 14 

(рис. 3, г)  позволяет  получить  развитую  поверхность  в  зоне  соединения  и  соответственно  большую 

прочность. 

Микроконтактную сзарку (рис. 2) используют для приварки выводов толщиной свыше 20 мкм. 

Двусторонняя  сварка  (рис. 2, а)  применяется  редко.  Односторонняя  сварка  более  удобна  для  при-

варки  тонких  элементов  и  может  выполняться  или  двумя  электродами  (рис.  2,6),  или  сдвоенным ( 

рис. 2, в) , или строенным (рис.2,г) электродом. 

Производительный процесс групповой приварки выводов показан на рис. 4. В зону сварки кри-

сталлы^ (рис.4,д) подаются на подложке J, к которой они приклеены вое ком. Подложка уложена на 

подставке  3,  размещение!  на  координатном  столике.  Предварительно  сформирован  ные  выводы  1 

подаются в зону сварки по направляющи» планкам 2. После совмещения положения выводов с кон 

тактными  выступами  на  кристалле,  которое  осуществля  ется  оператором  с  помощью  микроскопа, 

выводы опус каются до соприкосновения с контактными выступами  в зону сварки подается защит-

ный газ (рис. 4,6) . Сварочная головка б (рис. 4, в) опускается, и при пропускании через нее импульса 

тока  одновременно  происходит  образование  соединения  обоих  выводов  с  кристаллом.  Вследствие 

нагрева кристалла плавится воск, и после подъем сварочной головки освобожденный кристалл вме-

сте  выводами  поднимается  вверх  (рис. 4, г),  а  затем  смещается  вправо  на  шаг  (рис. 4, д).  В  зону 

сварки подается слева очередной вывод, а координатный столик смещает вправо на шаг подставку 

3, которая подает к месту сварки очередной кристалл. 

Герметизация   корпусов  микросхем  (листы 229, 230). 

 Схема автоматизированного процесса сборки, приварки выводов и герметизации при изготовле-

нии  транзистора  КТ-315  показана  на  рис. 1 (лист 229). В  процессе  шагового  перемещения  ленты 

производится ее перфорация пробивкой фигурных отверстий (рис. 1,я), укладка и пайка кристалла 

(рис .1,6), приварка выводов к кристаллу и обрезка их в размер пламенем горелки (рис. 1, в), развод-

ка  выводов  на  ленту  и  приварка  их  к  перемычкам  ленты  (рис. 1, г) , обрезка  перемычек  ленты  со 

стороны кристалла (рис. 1, д). Герметизация кристалла и электродных выводов осуществляется оку-

нанием их в форму с жидкой пластмассой (рис. 1, е), и только на заключительной операции обрубают 

непрерывную кромку ленты, получая готовые изделия (рис. 1,ж,з). 

Металлические  корпуса  полупроводниковых  приборов  герметизируют  с  помощью  сварки.  Поло-

жение кромок при герметизации электронно-лучевой сваркой показано на рис. 2. Корпус вращают 

вокруг  оси,  перпендикулярной  к  оси  электронного  луча.  Такой  технологический  прием  позволяет 

герметизировать  корпуса  как  круглой,  так и  прямоугольной  (рис. 3, а, 6)  формы,  что  дает  возмож-

ность обойтись без копировальных устройств для перемещения луча по заданному контуру. 

Операция герметизации может быть выполнена лазерной сваркой. На рис. 4 показана четырех-

местная  кассета-манипулятор  для  герметизации  корпусов  микросхем.  В  корпусе 6  установлены  че-

тыре шпинделя 1 б, закрепленные в основании 14 с помощью шариковых подшипников 13. Враще-

ние на  шпиндели  передается  через  зубчатые  колеса  17,  взаимодействующие с  рейкой  15,  проходя-

щей вдоль корпуса. Герметизируемая микросхема 11 устанавливается на столик 12, форма которого 

соответствует ее конфигурации. Крышка прижимается к корпусу плоской пружиной 2 и башмаком 

10, в верхней части которого в подшипнике 9 установлен упор 8. Пружины 2 закреплены на скобе 1, 

которая устанавливается на кассету по упорам 7 и крепится деталями 5, 4 и 3. 

При  перемещении  рейки  15  все  четыре  корпуса  микросхем  одновременно  вращаются  вокруг 

своих  осей  при  неподвижном  лазерном  луче.  В  случае  герметизации  прямоугольных  корпусов  их 

враще

ние производят ступенчато на 90° и сварку каждого шва ведут при перемещении всей кассеты 

относительно неподвижного луча. 

При герметизации прямоугольных корпусов с закруглениями (лист 230, рис. 6) перемещение из-

делию задают с помощью копирного шаблона (рис. 5), приводимого в движение ведущим роликом 5 

и прямолинейной направляющей 6. Последовательные положения шаблона при сварке сторон 1 ... 4 

изделия и закруглений показаны на позициях I ...IX. 

Высокую производительность при сварке корпусов любой формы обеспечивает контактная кон-

денсаторная  сварка . Взаимная  центровка  соединяемых  элементов,  исключающая  их  смещение, 

 289

осуществляется сварочными электродами 1 и 5  (рис. 6) с вставками 3. Электроды перемещаются в 

металлических  втулках  2,  запрессованных  в  текстолитовый  стакан  6  и  разделенных  изолирующим 

кольцом 4. В контакте свариваемых деталей с целью локализации выделяемого при сварке тепла соз-

дают рельеф (рис. 7, а, б), что обеспечивает получение надежной герметизации. В случае, если сва-

риваемые  детали  изготовлены  из  меди  и  рельеф  не  обеспечивает  требуемой  величины  сопротивле-

ния, в зону контакта вводят дополнительный элемент — фигурное кольцо из никеля (рис. 7, в) . В не-

которых  случаях  для  увеличения  контактного  сопротивления  применяют  крышки  с  наклонным 

фланцем, который соединяется с фланцем основания по схеме рис. 8, а или б. 

В случае изготовления корпусов из пластических масс возможна их герметизация холодной свар-

кой, достоинством которой является исключение разогрева элементов микросхем. Применяют схему 

односторонней  холодной  сварки  (рис. 9, а),  при  которой  преимущественно  деформируется  одна  из 

соединяемых  деталей,  и  схему  двусторонней  сварки  (рис.  9,6),  при  которой  обеспечивается  одина-

ковое деформирование свариваемых кромок. Значительные пластические деформации при холодной 

сварке заставляют усложнять конструкцию корпусов. 

Для разгрузки оснований полупроводниковых приборов от механических напряжений и исключе-

ния  повреждений  кристалла,  выводов  и  изоляторов  в  зоне  фланцев  предусматривают  специальные 

разгрузочные канавки а (рис.10,а, б). 

 

290