Способ склеивания тонких деталей и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к радиоэлектронике и вычислительной технике и может быть использовано в производстве интегральных схем для приклеивания тонких деталей , например керамических плат, к поверхностям оснований корпусов гибридных интегральных схем. Цель изобретения - повышение производительности труда и технологичности способа, а также снижение материальных затрат на оснастку устройства . Выбирают клей с температурой сушки нс выше точки Кюри материала магнита, перед установкой магнита 3 на блок деталей 6, 7 укладывают последовательно эластичную 4 и жесткую 5 прокладки, полностью закры вая ими приклеиваемую деталь 6, а посль установки магнита 3 к нему прикладывают вертикальную нагрузку до ею контакта со стенками 2 основания. Перед окончанием сушки кратковременно повышают температуру . Возможно жесткое соединение прокладок 4, 5 между собой и с постоянным магнитом 3. Использование изобретения снижает требования к основном/ элементу оснастки - постоянному магниту (как к его форме, так и магнитным свойствам). При этом качество склеивания остается высоким . 2 с.п и 1 з.п.ф-лы, 9 ил Ico

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (siis Р 16 В 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4629973/27 (22) 02.01,89 (46) 23.11,91. Бюл, N 43 (72) А.В.Ворошко (53) 621,757 (088.8) (56) Кейгл Ч. Клеевые соединения. — M.: Мир, 1971, гл,6 и стр.135, (54) СПОСОБ СКЛЕИВАНИЯ ТОНКИХ ДЕ- .

ТАЛЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к радиоэлектронике и вычислительной технике и может быть использовано в производстве интегральных схем для приклеивания тонких деталей, например керамических плат, к поверхностям оснований корпусов гибридных интегральных схем, Цель изобретения— повышение производительности труда и технологичности способа, а также снижение (19) (fit 1 69 282 материальных затрат на оснастку устройства. Выбирают клей с температурой сушки не выше точки Кюри материала магнита, перед установкой магнита 3 на блок деталей 6, 7 укладывают последовательно эластичнук. 4 и жесткую 5 прокладки, полностью закры вая ими приклеиваемую деталь 6, а после установки магнита 3 к нему прикладывают вертикальную нагрузку до его контакта сс стенками 2 основания. Перед окончанием сушки кратковременно повышают температуру. Возможно жесткое соединение прокладок 4, 5 между собой и с постоянным магнитом 3. Использование изобретения снижает требования к основному элементу оснастки — постоянному магниту (как к е;о форме, так и магнитным свойствам), При этом качество склеивания остается высоким. 2 с,п. и 1 з,п.ф-лы, 9 ил.

1693282

Изобретение относится к радиоэлектронике и вычислительной технике и может быть использовано в производстве интегральных схем; а именно для приклеивания тонких деталей, например керамических плат к поверхностям оснований корпусов гибридных интегральных схем.

Цель изобретения — повышение производительности способа и его технологичноcTN, а также снижение материальных затрат на оснастку устройства для осуществления способа, На фиг.1 изобра>кено устройство для осуществленил способа склеивания деталей в исходном состоянии, общий вид; на фиг.2 — то же после прижатия ма нита к стенкам ферромагнитного основания; на фиг.3 — вид t на фиг,2; на фиг.4 — пример исполнения устройства; на фиг.5 — пример групповой оснастки; на фиг.6 — пример выполнения ферромагнитного основания, на фиг.7 — пример исполнения устройства с составным магнитом; на фиг.8 — вид Б на фиг,7; на фиг,9 — пример групповой оснастки с составным магнитом.

Устройство для склеивания тонких деталей содержит ферромагнитное основание 1 в виде плиты с противолежащими вертикальными стенками 2, на которых устаHQB лен постоянный ма нит 3, а между ними расположены эластичная 4 и жесткая 5 прокладки одна на д зугой в перечисленной последовательности. Кроме того, устройство для склеивания деталей 6 и 7 содержит линейку 8, полки 9, - случаях выполнения магнита составным две его части 10 и 11, а в комплекте с HNM немагни.гное основание 12, ферромагнитную планку 13 и фиксаторы 14.

В основании 12 выполнено гнездо 15, В этом случае используют также дополнительные прокладки 16. В исходном состоянии суммарная толщина прокладок 4 и 5 превышает высоту стенок 2 основания 1 на величину, обеспечивающую необходимое усилие прлжима детали 6 (платы) после установки постоянного магнита 3 на стенки 2 основания 1. Магнит 3 установлен на поверхность жесткой прокладки 5 и может иметь произвольную форму. Для деталей 7 (корпусов) из ферромагнитного материала используется упрощенный комплект оснастки без ферромагнитной скобы, ее функцию выполняет сама деталь 7 (корпус). В условиях массового производства основание 1 может выполняться для группового одновременного приклеивания нескольких деталей 6 (плат) и представлять собой линейку (линейную кассету) 8, Основание 1 может обеспечивать приклейку детэлей 6 и 7 (плат и корпусов) различных типоразмеров в плане тавливаться, из различных марок губчатых

35 (пористых) резин, например резина губчаэксплуатации (плате). Фторопласт и полилмид сохраняют

50 свои химическим и физические сьойства при

30 и двух размеров по высоте. Для этих целей оно изготавливается со стенками, расположенными с четырех сторон. Возможно выполнение стенок основания 1 с полками 9, обеспечивающими увеличение площади контакта основания 1 с постоянным магнитом 3 с целью получения максимальных усилий их взаимодействия. Возможно выполнение магнита составным из двух частей 10 и 11, размеры которых также не связаны с размерами приклеиваемой детали 6 (платы). Каждый из магнитов представляет собой параллелепипед, закрепленный на немагнитном основании 12.

Ферромагнитное основание " лзготавливается из любой конструкционной стали например Сталь ВСтЗсп ГОСТ 380-71, Сталь 10, Сталь 20 ГОСТ 1050-74, из листа толщиной 1-2 мм методом штамповки, при единичном изготовлении — слесарной обработкой.

Материал эластичной прокладки 4 должен обеспечивать сохранение своих упругих свойств при температуре, при которой происходит размыкание постоянного магнита 3 со скобой 1 (близкой к точке Кюри) в течение многократных циклов. Такие материалы в технике сегодня имеются. Например, эластичные прокладки 4 могут изготавливаться из мягкой резины марки

И РП-1265 ТУ 38-005-1166-73.

Для увеличения хода постоянного магнита 3 эластичная прокладка 4 может иэготая 1гр. прессовая. пластина ТУ 3810586775 с допустимой температурой

Для исключения химического воздействия материала резины на тонкопленочные и толстоплйночные элементы (проводниковые дорожки, резисторы и т,n.), расположенные на поверхности детали 6 (платы), могут использоваться нейтральные прокладки, например, из фторопласта или полиимида в виде пленки толщиной 0,03-0,1 мм, которые приклеиваются на сторону эластичной прокладки 4, обращенную к детали 6 температуре выше 2500С, что значи.гельно превышает температуры склеива "ия при использовании различных клеев, температуры склеивания которых лежат в предиких 70 —

150 С. Размеры нейтральной прокладки несколько превышают размер детали 6 (платы), а размеры эластичной прокладки 4 меньше размеров детали 6 (платы). например, на 0,5 — 1 мм, 1693 02

40

Жесткал прокладка 5 может изготавливаться из немагнигных металлов, например листового алюминия. или изоляционных материалов, различных марок гетинакса или стеклотекстолита. Ее размеры близки к размерам эластичной прокладки 4 или могут превышать их.

Постоянный магнит 3 изготовлен из магнитотвердого сплава с точкой Кюри, близкой к температуре сушки примененного клея, Известно, что температуры сушки клеев и время сушки являются взаимосвязанными параметрами. Причем, чем выл.е температура сушки, тем короче выдержка, в течение которой обеспечиваются заданные свойства клеевого соединения. С целью обеспечения оптимальных режимов сушки для ряда клеев (группы клеев), име>ащих различные прочностные характеристики, т;е, универсальности оснастки, температуру точки Кюри необходимо выбирать в пределах 100 — 300"С, В технике иглеются магнитотвердые сплавы, отвечающие этим требованиям, Например, сплав на основе

Сг02 имеет температуру Кюри tK=117 С, Пригодность магнитов в широком диапазоне точки Кюри (от 100 до 300 С) обусловлена тем, что их магнитные свойства уменьша>атся плавно по мере приближения к точке Кюри (а не скачкообразно паи достижении ее), и постоянный магнит в оснастке находится под воздействием усилий сжатой эластичной прокладки 4. Это обеспечивает демонтаж оснастки при снижении усилий, развиваемых магнитом до величины усилий сжатой прокладки 4, а это может происходить значительно раньше достижения точки

Кюри.

Форма магнита 3 может быть произвольная, необходимыми условиями для обеспечения его работоспособности в со- ставе оснастки являются: — усилие F!; взаимодействия магнита с основанием 1 должно превосходить усилие прижима Р детали 6 (платы) к детали 7 при склеивании (FM>P), — размер между пол 1асами ! и S должен превосходить размер между вертикальными стенками 2 основания 1, на которые он устанавливается; — достаточная площадь контактирования основания 1 с постоянным магнитом 3 в зонах полок 9.

При необходимости приклеивания больших плат, например размером 60х48 мм и более, вместо целого магнита 3 могут использоваться два его фрагмента 10 и 11, установленные на концах немагнитного основания в виде планки, выполненной, например, из алюглиния или стеклотекстолита..

Б Т ВК г>гл ВВРИВ1 ГЕ ИС Г1 > l! Е>1ИЧ В, С Т1.ОИ(ь маГут использоваться л Гаг>! I . «»;»н;vi vpaции (форме) постоя н«ь е ма; «и ь:, GI.ec! I{1чиВающие неабхадимь1е усилич:1риw:I лл Р детали 6 (платы) к детали 7. Маг>1иты 10 и,1

Выполняют одновременно фу«кци>а Верти.кальных стенок 2 и аднаврема«на полок 9.

Их крепление к планке 13 асу1цествляется клеем, например ВК-9. или кампау>1дам, Ферроглагнитная планка 13 имеет фиксаторь 14. а в основании 12 выполнена гнезда

15 для центрирования детали 7 (I nplsyc;a) при ега установке в устроЙство. При использовании магнитов 10 и 11, развилаь>щих значительно большие ус11л11я, чем э Гс необходимо для режима cI f еивания деталей б:".

7 устанавливаются дополнительные llI;Dкладки 16 из немагнитнагс материала. Прокладки 16 увеличиваю- сопрат..мление на пути маГнитнаго потока ат lofl Iocd к полюсу и этим снижают развиваемое магнитами 110 и 11 усилие при>кима ферромагнитной планки 13 В собранном устройстве. А эта., в сваю очередь, сдвигает температуру деманта -ка магнита B зону. близкую.к температуре сушки клеевого соединения.

С использованием постоя««ых магнитов 10 и11 в виде фрагментов мажет изготавливаться групповая аснгcTKQ.

Деталь 7 (Kар11ус) может бьп ь 11 любага материала; металла, пластглзссы, керамики. стекла и т.д. Б случае испольэавdнич I:арпусов из ферромагнитных матери-".лов, напр :;мер из распоостраненнага сплава никеля с железом "Ковара" мар и 29НК или 35 IKi u т.п., данный способ может использоваться с упрощенным комплектам оснастки, без использования основания 1, Его функцию Вьполняет сама деталь 7 (корпус). Однако зта не всегда возможно, так как корпуса иэготдвлиВаются иэ листОВОГО Кавара толщиной 0,3 — 0.5 мм и при установке пастаяннога магнита 3 на торцы такого корпуса сопротивление магнитному потоку будет бол ьшим, т.е. будет малым (недостаточным) усилие прижима Рч, развиваемое мзгнитом 3. С использованием полного комплекта оснастки (с основанием 1) обеспечивается приклеивание деталей 6 (плат) В корпусах из "Ковара" любой толщ1лны с гюбой формой торцов и иэ любых металлов, керамических материалов и пластмасс.

С целью повышения технологичности комплекта оснастки (упрощения работы с нею) комплект прокладок (4 и 5) может быть склеен между собой и с постоянным глагнитом 3 (или планкой 13). С этой же целью положение детали 7 (корпуса) в основании 1 и положение постоянного магнита 3 (планки

1693282

15

13) относительно стенок 2 может фиксироваться известными способами с применением, например,. штифтов„ выборок, спецфиксаторов в виде скоб и т.д, Для реализации предлагаемого способа и устройства достаточно иметь постоянные магниты с точкой Кюри, лежащей в диапазоне температур склеивания, 100-300 С, как указывалось выше. Такой сплав имеется, например сплавы на основе Сг02 (двуокиси хрома) или никеля Nl, Известно, что усилия

FM, развиваемые магнитом из конкретного сплава, пропорциональны его массе, т.е.

F<= Fyp m, где Fyq — удельная характеристика. усилия конкретного сплав:, развиваемого единицей обьема или массы;

m — масса конкретного сплава.

Масса магнита для оснастки в исходном состоянии должна быть назначена (выбрана) из соотношения

FM=(1,1,...,1,5)Р „S, где Руд — удельная величина усилия прижатия единицы поверхности платы, кг/см

2 или г/мм, S — площадь приклеиваемой платы в см

2 или мм соответственно размерности для Р;

1,1„.,1,5 — коэффициент запаса, обеспечива:ощий работоспособность устройства и показывающий (назначающий) величину снижения F при кратковременном нагревании устройства.

Величина коэффициента запаса зависит от тепловой характеристики сплава вблизи точки Кюри и назначаемой величины кратковременного перегрева, зависящий от свойств применяемого клея, В устройстве коэффициент запаса может дополнительно корректироваться назначением толщины прокладок l6.

При кратковременном нагреве, в кон:,е операции склеивания, в результате снь:жения Рм на величину, превышающую выбранный коэффициент запаса (коэффициен работоспособности) для нормальных условий, усилия сжатой эластичной прокладки 4 станут больше усилия FM. То есть при условии выполнения неравенства

F (Py S произойдет демонтаж постоянного магнита

3 или ферромагнитной планки 13.

Возможно использование постоянных магнитов на основе сплавов с более высокой точкой Кюри, например в диапазоне

300-350 С. Большинство клеев, применяемых для склеивания изделий из металлических и неметаллических материалов, допускают кратковременный нагрев до 300400 С; клей БФ-" — до 350"С: клей БФ-4 — до

ЗО

300 С; клей BC-10Т вЂ” до 300 С; клей ВС-350 — до 400 С; клей ВК-32-20 — до 300 С, Причем приведенный перегрев допустим в процессе эксплуатации в течение нескольких десятков часов. Нагрев в процессе склеивания, в течение нескольких минут, может быть осуществлен без ограничения эксплуатационных свойств клеевого соединения в дальнейшем. Увеличение предела кратковременного перегрева до температуры 300-400 .С создает, в свою очередь, предпосылки для использования постоянных магнитов из сплавов, точка Кюри которых лежит выше предела t = 300,...,350 С. Необходимо, чтоб эти сплавы снижали развиваемое усилие Ри в диапазоне кратковременного перегрева, например от t = 100 С до t = 300 С (Л t = 200"С), на величину, превышающую коэффициент запаса Кз = 1.1,...,1,5, т.е. обеспечивали соотношение .Ем Руд S.

В соответствии с выбранной температурой перегрева, выбирается и рабочая температура материала эластичной прокладки 4, В промышленности резины, выдерх<ивающие нагревание до температуры t = 350 С, имеются, например резины на кремнийорганической основе.

При необходимости повышения температурных режимов сушки изделий, например, до t = 200 300 С и выше и, соответственно, повышения температуры кратковременного нагрева устройства до t =

450-500 С и выше эластичные прокладки 4 должны изготавливаться из металла в виде навитых спиральных пружин из тонкой стальной проволоки, хаотически сформованных в заданной конфигурации эластичной прокладки, или плоских пружин, Способ склеивания осуществляют следующим образом, Производят подготовку склеиваемых поверхностей деталей б и 7 известным способом путем применения спецрастворителей.

Наносят клей, жидкий или пленочный, на одну из склеиваемых поверхностей (например, клей ВК-9), Производят предварительную выдержку на воздухе в течение заданного времени. Устанавливают одну деталь на другую, На поверхность блока деталей 6 и 7 устанавливают эластичную прокладку 4, защитив при необходимости, поверхность платы с тонко- или толстопленочной схемой пленкой из фторопласта или полиимида. На поверхность эластичной прокладки 4 устанавливают жесткую прокладку 5. Блок деталей 6 и 7 о прокладками 4 и 5 устанавливается в основание 1. Устанавливают постоянный магнит 3 и прижимают

1693282

30

55 его до взаимодействия со стенками 2. Помещают всю оснастку в сборе в термошкаф и сушат по заданному. режиму (выдерживая температуру и время сушки), в конце сушки кратковременно поднимают температуру на 30-50, чтобы произошло размыкание постоянного магнита 3 со стенками 2, снижают температуру, отключив обогрев термошкафа или извлекая оснастку из термошкафа, демонтируют оснастку, снимая магнит 3, жесткую прокладку 5 и затем эластичную прокладку 4.

В случае применения постоянного магнита 3, склеенного с прокладками 4 и 5, процесс сборки оснастки с корпусом и демонтаж после сушки упрощаются. После установки блока деталей на основание 1 устанавливают постоянный магнит 3 с закрепленными на нем прокладками, и далее процесс повторяется.

Применение эластичной прокладки, устанавливаемой между блоком деталей 6 и 7 и магнитом 3, повышает технологичность способа склеивания, исключая повреждения детали (платы) в процеесе установки и демонтажа магнита 3. Установка жесткой прокладки 5 между магнитом 3 и эластичной прокладкой 4 обеспечивает повышение технологичности способа тем, что исключает необходимость применения магнита, повторяющего форму и размеры приклеиваемой платы. Может применяться магнит любой формы. Жесткая прокладка 5 совместно с эластичной 4 обеспечивают нормирование и равномерное распределение усилия магнита по площади детали (платы), приклеиваемой к основанию 1, А превышение суммарной толщиной прокладок 4,5 высоты стенок 2 основание 1 обеспечивает достижение заданного усилия прижатия и его ре.гулировку путем их набора.

Применение постоянного магнита 3 с точкой Кюри, близкой к температуре сушки используемого клея, обеспечивает автоматизацию демонтажа оснастки и устраняет поломки платы при демонтаже.

Выполнение ферромагнитного основания в виде скобы с высотой, несколько превышающей высоту корпуса, обеспечивает упрощение способа тем. что осуществляется непосредственный контакт магнита с ферромагнитным основанием (вертикальными стенками скобы), При осуществлении контакта магнита 3 со стенками 2 основания

1 развиваются максимальные усилия взаимодействия магнита и основания. Это обеспечивает возможность использования недорогих магнитов и расширяет диапазон усилий сжатия, который можно достигнуть, варьируя толщиной прокладок.

Ферромагнитное основание 1 может быть индивидуальным, рассчитаннь м для склеивания деталей (корпуса платой) одного типоразмера, и групповой для приклеивания одновременно нескольких деталей (плат).

Использование данного изобретения снижает требования к основному элементу оснастки — постоянному магниту, как к его форме, так и к магнитным свойствам (величине намагничивания). При этом обеспечиваются большие усилия сжатия. исключается влияние на усилие сжатия толщины приклеиваемой детали б (платы) и обеспечивается применение магнита одного типоразмера для различных типоразмеров детали 7 (корпусов). То есть обеспечивается достижение необходимого качества склеивания более технологичным способом и с использованием более простой ocHBGTKw.

Упрощаются (сокращаются) технологические операции в процессе склеивания с одновременным повышением выхода годных изделий и их надЕжности. Операции склеивания могут выполня1ьгя менее квалифицированным персоналом с меньшим вниманием (т.е. психологическим напряжением), а это создаeT p;äïocûëêè для снижения затрат и повышения производительности труда. То есть более высокий результат достигается менее квалифицированным трудом, Использование самодемонтирующегося варианта оснастки сокращает технологический цикл склеивания. С использованием данного изобретения производительность труда возрастает минимум на 15;,, Затраты на изготовление оснастки снижаются, так как она универсальна и может заменить несколько комплектов оснастки (предназначенной для г эиклеивания плат различных типоразмеров), использовавшейся ранее.

К технико-экономическим преимуществам данного изобретения необходимо отнести и возросшую его пригодность для осуществления автоматизации или роботизации.

Данное изобретение может использрваться для приклеивания различных датчиков, например датчиков давления, вибрации механических напряжений, на основания, станины машин, агрегатов и т.п„изготовленные из черных металлов (сталей), обладающих ферромагнитными свойствами, взамен устройств в виде вакуумных мешков. При этом отпадает необходимость в вакуумном насосе, а к состоянию поверхно1693282 сти не предьявляется никаких требований по чистоте и неровностям.

Формула изобретения

1. Способ склеивания тонких деталей, включающий подготовку склеиваемых по- 5 верхностей этих деталей, нанесение на одну из них клея, выдержку при комнатной температуре, установку деталей друг на друга в блок qo полного контакта склеиваемых поверхностей, установку блока деталей на 1Q ферромагнитное основание и установку постоянного магнита на блок деталей с последующей сушкой при температурной выдержке всего узла. отличающийся тем, что, с целью повышения производи- 15 тельности труда и технологичности, клей выбирают с температурой сушки не выше точки Кюри материала магнита, перед установкой магнита на блок деталей укладывают последовательно эластичную и жесткую 20 прокладки, полностью закрывая ими приклеиваемую деталь, а после установки магнита к нему прикладывают вертикальную нагрузку до его контакта со стенками основания, причем перед окончанием сушки кратковременно повышают температуру.

2. Устройство для склеивания тонких деталей, содержащее ферромагнитное основание в виде плиты и установленный на нем магнит, от л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения материальных затрат на оснастку, оно снабжено эластичной и жесткой прокладками из немагнитного материала, расположенными между постоянным магнитом и плитой последовательно одна на другой, плита выполнена с противолежащими стенками, а постоянный магнит установлен на торцах стенок.

3. Устройство по п.2, отл и ч а ю щеес тем, что жесткая и эластичная прокладки жестко соединены друг с другом и с постоянным магнитом, 1б93282

1у

1693282

70,!

70?7

ЯЛ ф Я

Составитель И. Храмцова

Тех ред M.Моргентал Корректор Т. Колб

Редактор М. Янкович

Заказ 4063 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина. 101