4.4 Монтажная сварка

Для выполнения микросварных соединений при монтаже применя­ют следующие методы сварки:

термокомпрессионная,

с косвенным импульсным нагревом,

расщеплённым электродом,

ультразвуковая.

Термокомпрессионная сварка осуществляется при одновременном воздействии повышенной температуры (250-400°С) и давления 0,5-1,8 Н за время 5-20 секунд. Механизм образования термокомпрессионного со­единения связан с разрушением оксидной пленки и созданием тесного контакта между соединяемыми поверхностями. При этом происходит взаимная диффузия металлов. Сварку производят с помощью пуансона различной формы клина с подогревом, двух игл, капилляра. Часто при­меняют защитную среду (аргон, азот и др.). Недостатками её являются высокие требования к качеству подготовки поверхностей, низкая произ­водительность - не более 200 соединений в час. Сварка с косвенным им­пульсным нагревом является наиболее прогрессивной, в отличие от тер­мокомпрессионной, тем, что инструмент нагревается только в момент сварки и выделение теплоты сосредотачивается в нижней части инстру­мента. Электрод - инструмент имеет V-образную форму (рисунок 3), под давлением 0,5-5 Н приводится в соприкосновение с проводником. При прохождении импульса тока торец электрода нагревается и локально на­гревает проводник до более высокой температуры (400-490°С), чем при термокомпрессионной сварке. При этом проводник переходит в пласти­ческое состояние, происходит его осадка под воздействием давления и образуется соединение.

а) б)

Рисунок 3 - Разновидности термокомпрессионной сварки:

1 - рабочий столик, 2 - подложка, 3 - присоединяемый провод, 4 - инструмент

Электроконтактная сварка расщеплённым электродом (рисунок 4) осуществляется за счёт нагрева при пропускании электрического тока через свариваемые проводники между изолированными друг от друга электродами. При нагреве проводников и наличии давления в местах контакта, нагретые до температуры рекристаллизации, образуют сцепле­ние за счёт металлических связей. При этом длительность нагрева зна­чительно меньше, чем при сварке с косвенным подогревом, и перегрев элементов сводится к минимуму.

Ультразвуковая сварка отличается от термокомпрессионной нало­жением на рабочий инструмент (клин) продольных УЗ колебаний часто­той не более 50 кГц, амплитудой до 10 мкм. При этом облегчается про­цесс разрушения и удаление из зоны контакта окисных пленок, смятие (деформация) микровыступов, увеличение площади фактического каса­ния. Сцепление возрастает. Поэтому с помощью УЗ сварки можно соеди­нить даже те системы, которые не свариваются термокомпрессией. Схе­ма установки для УЗ сварки приведена на рисунке 5. Для выполнения монтажных соединений используют ультразвуковые генераторы мощно­стью до 100 Вт.

Преимуществом является:

отсутствие нагрева,

небольшие усилия,

время сварки в 2 раза меньше, чем при термокомпресии,

более высокая надёжность.

Недостатки - высокие требования к поверхности соединяемых кон­тактов.

Микросварные соединения можно получить при помощи лазерной, электронно-лучевой и плазменных сварок.

Н

аправление тока

Рисунок 4 - Схема устройства для сварки расщепленным электродом:

1 - рабочий столик, 2 - плата, 3 - привариваемый проводник, 4 - электроды, 5 -изолирующий слой (слюда)

Рисунок 5 - Ультразвуковая продольно-поперечная колебательная система:

1 - преобразователь (вибратор), 2 - концентратор (волновод), 3 - инструмент, 4 – электродный волновод, 5 - контактная площадка, 6 - устройство крепления, 7,8 - обмот­ки возбуждения и подмагничивания