Введение к работе
Актуальность проблемы: За последние два десятилетия в связи с резким расширением области использования полупроводниковых приборов наблюдается рост производства интегральных микросхем, миниатюризация их размеров, системстическое ужесточение требований к их надежности и технологичности. Соответственно возастают и требования к надежности сборочных процессов микросхем и обеспечиванию максимальных возможностей их автоматизации. Это возможно только с использованием высокопроизводительной сварки давлением.
В настоящее время технические характеристики существующих микросварочных инструментов не полностью удовлетворяют требованиям, предъявляемым к ним по производительности и себестоимости, В связи с этим сильно ограничивается реализация возможностей эксплуатируемого в крупносерийном и массовом производстве, высокопроизводительного оборудования для микросварки.
Таким образом, конструирование и разработка новых методов изготовления высокоэффективных инструментов, которые при сборке на микросварочных автоматах различных типов интегральных схем, обеспечат высокую производительность и надежность процесса, представляет собой актуальную проблемму, требующую решения ряда задач.
Цель работы: Оптимизация процессов проектирования и производства высокоэффективного микросварочного инструмента создание соответствующей технологической оснастки и разработка рекомендаций по рациональной эксплуатации.
Основные задачи: Для достижения поставленной цели возникла необходимость решить такие задачи, как: подбор инструментального материала, обеспечивающего максимальную стойкость инструмента, исследование влияния содержания инструментального материала на интенсивность схватывания между инструментом и свариваемой проволокой; исследование характера изнашивания сварного инструмента и интенсивности его протекания; оптимизация формы профиля и геометрических параметров рабочей части инструмента; исследование текучести свариваемого материала в зоне сварки; разработка рационального технологического процесса производства инструментов и соответствующего
специального оборудования и оснастки; исследование эксплуатационных характеристик созданных инструментов и установление рациональных режимов их эксплуатации.
Научная новизна: Установлено влияние содержания кобальтовой связки в твердых сплавах на интенсивность адгезии между инструментальным и свариваемым материалом, что стало основой при выборе оптимального состава твердого сплава для различных типов инструментов.
Методом делительных сеток исследована интенсивность деформации и касательных напряжений в поверхносных слоях свариваемой проволки, позволяющая установить оптимальную форму и геометрию рабочей части микросварочного инструмента.
Определено оптимальное соотношение между диаметром свариваемой, проволоки и параметрами V - образного продольного паза на рабочей поверхности инструмента, что значительно повышает стойкость инструмента и надежность процесса сваривания.
Графики интенсивности деформации и касательных напряжений, изображены в виде эмпирических формул. При использовании ігаструментов с аналогическими параметрами, этими формулами возможно прогнозировать значения интенсивности деформации и касательных напряжений в любых поверхностных точках свариваемой проволки.
Практическое значение: Установлено, что для капилярных и клиновых инструментов при термокомпрессионной и ультразвуковой микросварке оптимальным инструментальным материалом явлается твердый сплав ВКЗ-ТМ а для термокомпрессионной импульсной микросварки вместо применяемой в настоящее время стали 12x18 Н9Т маловольфрамовый твердый сплав Н20Т. Несмотря на высокую стоимость последнего, в целом обеспечивается экономичность процесса сварки.
При анализе различных форм рабочей части ультразвуковых микросварочных инструментов установлено, что наибольшей стойкостью и эффективностью отличается инструмент с 90-ным V-образным продольным пазом.
Разработаны оптимальные технологические процессы изготев-ления различных типов инструментов и создана соответствующая технологическая оснастка.
Разработаны рациональные режимы эксплуатации созданных инструментов.
Результаты иследоваиий внедрены: в НПО "Физика" (г. Москва, Российская Федерация); в ПО "Позистор" (г. Абовян, Республика Армения); в ПО "МИОНИ" (г. Тбилиси, Республика Грузия).
Апробация работы: Отдельные разделы и работа в целом до-кладивались и обсуждались на заседании кафедры "Технология машиностроения" Грузинского технического университета, на заседании научного Совета Росиіісского научно-произвотственного обьеденения "физика" (г. Москва), на Всесоюзной научно-технической конференции "Высокие технологии в машиностроении" (г.Алушта, Украина, 1992г.), на научно-технических конференциях Грузинского технического университета (г. Тбилиси, 1993 и 1997г.г.), на Международной научно-технической конференции "Информационные технологии: наука, техника, технология, образование, здоровье" (г.Харьков, Украина, 1996г.).
Публикации: По теме диссертационной работы опубликовании 4 научние работы, 5 тезисов докладов, получено 1 авторское свидетельство бывшей СССР.
Структура и объем работы: Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка цитированной литературы и приложения.
Работа представлена на 125 страницах машинописного текста и содержит 42 рисунка, 6 таблиц, 107 наименований литературы.