7.3 Области применения ультразвуковой сварки и применяемое оборудование.

Сварка ультразвуком позволяет соединять различные металлы. Хорошо свариваются ультразвуком алюминий, медь, никель, удовлетворительно свариваются высоколе­гированные стали. При этом прочность сварных точечных соединений достаточно высока, разрушение соединений происходит обычно с вырывом точки по контуру как при испытаниях на срез, так и при испытаниях на отрыв.

С помощью ультразвука получены соединения на ряде тугоплавких металлов — ниобии, тантале, молибдене и вольфраме. Однако недостаток сварных соединений воль­фрама и молибдена состоит в их хрупкости.

Ультразвуковая сварка нашла наибольшее применение в микроэлектронике, в основном для приварки токоотводов к интегральным схемам. Разработаны и выпускаются значительными сериями ультразвуковые машины для сварки различных элементов микросхем.

Машины оснащены автоматическими устройствами, позволяющими в значительной степени увеличивать их производитель­ность: автоматизированы подача проводников, сварка, обрезка проводников и т. п.

Установки типа УЗС и УЗС-2 предназначены для присоединения круглых (диаметром 0,03—0,1) и плоских проводников толщиной до 0,1 мм из пластичных металлов (золота, алюминия) к тонким золотым, алюми­ниевым и медным пленкам, напыленным на диэлектриче­ские подложки. Установки комплектуются ламповыми ультразвуковыми генераторами.

Полуавтомат МС41П2-1 предназначен для соединения деталей микросхем в круглом и плоском корпусах ультра­звуковой сваркой золотыми и алюминиевыми проводни­ками диаметром 20—25 мкм.

Установка для ультразвуковой сварки с импульсным косвенным нагревом УЗСКН-1 предназначена для изготовления полупроводниковых приборов, тонко-пленочных и полупроводниковых интегральных схем. УЗСК.Н-1 можно приваривать круглые (диаметром 0,03—0,1 мм) и плоские (толщиной до 0,05 мм) проводники из алюминия, золота, меди к контактным площадкам из золота, алюминия, меди, тантала, никеля, напыленные на диэлектрические полупроводниковые подложки.

Акустический узел этой серии машин состоит из резонирующего стержня со сварочным наконечником 1, концентратора с магнитострикционным преобразователем 2 с обмоткой. Диаметр контактной площади наконечника определяется технологическими требованиями к сварной точке.

Сварочный наконечник изготовлен из высоколегиро­ванной стали, применение которой исключает налипание свариваемых металлов (медь, алюминий) на наконечник и не требует зачистки даже после сварки 5—20 тыс. то­чек. Усилие сжатия свариваемых деталей создается при­водом давления. Акустический узел в горизонтальном на­правлении может перемещаться специальным приводом.

Принцип построения механической колебательной си­стемы сварочной головки ультразвуковых сварочных кле­щей КТУ-1,5 аналогичен системе, принятой в сва­рочных ультразвуковых машинах.

Перспективным считается использование этого метода при сварке металлов, образующих хрупкие интерметаллические соеди­нения, для приварки тонких обши­вок к несущей конструкции (в авиа­ционной промышленности, автомо­билестроении и ряде других отра­слей промышленности).

Значительные успехи могут быть получены при воздействии ультра­звука на жидкий металл в процессе сварки плавлением. Озвучивание металла приводит к раз­дроблению зерен, улучшению механических свойств.