При производстве полупроводниковых приборов и ин­тегральных микросхем одной из важнейших заключитель­ных операций является герметизация их корпусов, так как герметичность корпусов, защищающих приборы от меха­нических повреждений и вредных влияний окружающей среды, в конечном счете определяет надежность приборов.

Герметизация наиболее массовых металлостеклянных корпусов осуществляется преимущественно на машинах для контактной сварки, среди которых большую часть со­ставляют КМ. Это обусловлено тем, что КМ обеспечивают высокое и стабильное качество сварных соединений. Кро­ме того, благодаря кратковременности процесса сварки на­грев корпуса вне зоны сварки является незначительным. В результате предотвращаются перегрев полупроводнико­вой структуры, разрушение стеклянных изоляторов и га- зовыделение внутри корпуса (следствием последнего мог­ло бы быть недопустимое осаждение паров металлов на структуре и изоляторах). Обе детали корпуса — баллон (крышка) и основание (ножка), предназначенные для кон­тактной сварки, должны иметь отбортовки в местах их соединения. Форма деталей может быть круглой или пря­моугольной.

Первыми отечественными машинами для герметизации были МТК-5-3, МТК-8003, МТК-16001. Эти машины пред­ставляют собой однопозиционные установки, загрузка сва­риваемых изделий в электродные устройства которых и выгрузка из них производятся одним оператором вручную. Машины оснащены специальными скафандрами для соз­дания на рабочей позиции контролируемой среды — осу­шенного воздуха, азота, гелия. Энергия для сварки запа­сается в батарее электролитических конденсаторов К.50И-1, допускающих использование при частоте следова­ния разрядных импульсов не менее 30 в минуту. Количе­ство запасаемой энергии регулируется в широких пределах изменения емкости конденсаторов и напряжения на них. Сварка производится при разряде батареи конденсаторов на сварочный трансформатор, при этом включение разряда и изменение полярности сварочного тока обеспечиваются двумя электромеханическими контакторами, работающи­ми поочередно. На машинах МТК-5-3, МТК-8002,.

МТК-1600 реализуется одноймпульсный режим сварки. Технические данные этих машин приведены в табл. 5.3.

В последние годы взамен морально устаревшей маши­ны МТК-5-3 была разработана машина МРК-3201, которая отличается от своей предшественницы электрооборудовани­ем. Вместо тиратронов и контакторов в зарядной и разряд­ной цепи машины МРК-3201 применены тиристоры. В схеме управления вместо электронных ламп и электромеханиче­ских реле применены элементы «Логика-Т». Изменения в электрооборудовании не коснулись лишь батареи конденса­торов и сварочного трансформатора.

Принципиальная электрическая схема силовой разряд­ной части машины МРК-3201 приведена на рис. 5.4. Раз­ряд батареи конденсаторов С„ на сварочный трансформа­тор ТС, так же как и перемагничивание последнего, про­изводится при поочередном включении тиристоров VS1 и KS2. Для предотвращения перезаряда Сн применяются два шунтирующих тиристора VS3 и VS4. Предположим, что контактами реле К1 подготовлены к включению тиристоры VS1 и IAS3. Тиристор VS1 включается через импульсный трансформатор ТІ. При колебательном процессе разряда, когда напряжение на батарее Сн меняет знак на проти­воположный и достигает напряжения пробоя стабилитрона VD, равного 24 В, последний пробивается и включается тиристор KS5. В цепи тиристора IAS5 проходит обуслов­ленный емкостью С импульс тока, который трансформиру - 98

стор VS3. Перезаряд батареи Сн прекращается, тиристор VS1 выключается, ток, обусловленный энергией, запасен­ной в индуктивности сварочного контура, шунтируется че­рез тиристор VS3. Аналогичным образом в следующем цикле, но уже с изменением направления сварочного тока, работают тиристоры VS2, VS4, причем цепи управления последних подготавливаются реле К2.

При массовом выпуске интегральных схем и полупро­водниковых приборов производительность однопозиционных машин является недостаточно высокой. Полуавтоматы, предназначенные для промышленной эксплуатации, в том числе в составе поточных линий, имеют более высокую производительность благодаря оснащению их многопози­ционными поворотными столами.

Серия высокопроизводительных машин для герме­тизации приборов состоит из пяти типоразмеров: МРК-2001, МРК-4001, МРК-10001, МРК-16001 и-

МРК-16003. Первая из машин предназначена для герме­тизации наиболее массовых транзисторов, последняя — для герметизации мощных тиристоров и диодов на токи в несколько сотен ампер. Остальные машины применяются для герметизации преимущественно интегральных схем. Основные технические данные машин серии МРК приве­дены в табл. 5.4.

Детали свариваемых корпусов полупроводниковых при­боров и интегральных схем — баллоны и основания — из­готовляются из ковара, никеля и стали Ст.10 толщиной 0,2—0,4 мм. Детали из стали имеют никелевое покрытие 6—20 мкм. Мощные диоды и тиристоры имеют массивные основания из меди, и приварка к ним баллонов осуществ­ляется через промежуточные стальные кольца, припаянные к основаниям. На кольцах выполнены рельефы. Загрузка свариваемых деталей в электродные головки производится вручную, выгрузка — автоматически. Конструкция машин позволяет работать на них одновременно двум операто­рам, что бывает необходимо при работе с максимальной производительностью. Особенности рельефной сварки кор­пусов мощных полупроводниковых вентилей на машине МРК-16003 приведены в приложении.

В состав каиадой машины входят сварочная установка и станция управления. Кроме того, в состав мощных ма­шин входит также один (МРК-10001) или два конденса­торных шкафа (МРК-16001, МРК-16003). В менее мощных машинах (МРК-2001, МРК-4001) батареи рабочих кон­денсаторов размещены в станциях управления.

Машины серии МРК имеют много принципиально подоб­ных и одинаковых узлов и систем. Сварочная установка каждой машины состоит из сварочного устройства и бло­ка герметизации, состыкованных друг с другом и установ­ленных на общем основании. Блоки герметизации, в состав которых входят поворотные столы, механизмы вращения и скафандры, в значительной мере отличаются друг от друга. Сварочные устройства машин, предназначенные для создания сварочного давления на электродах головок по­воротных столов и для подвода к ним сварочного тока, яв­ляются однотипными. Во время работы машины по циклу между токоподводами — верхним и нижним зажимаются электрододержатели одной из сварочных головок, равно­мерно закрепленных по периметру поворотного стола. По­следний установлен на валу механизма поворота, привод которого осуществляется от электродвигателя. Поворотный стол накрыт сверху скафандром.

Пневматические приводы всех машин — диафрагмен­ные, с двумя рабочими камерами и двумя разными по раз­мерам резиновыми диафрагмами (за исключением машин МРК-16003, где применены две одинаковые диафрагмы, помещенные в изолированные друг от друга камеры). На­правление хода ползуна создается четырьмя парами шари­коподшипников.

Поворотные столы машин МРК, отличаясь друг от дру­га конструктивно, работают по одному принципу, для по­яснения которого на рис. 5.5 приведена кинематическая схема поворотного стола машины МРК-10001. Поворотный стол, а также механизм разгрузки приводятся в движение от асинхронного двигателя 1. Через червячный редуктор 3 движение передается кулачку-улите 4 с пазом специально­го профиля. В зацеплении с улитой постоянно находится один из двенадцато роликов 5, расположенных по окруж­ности диска, жестко связанного с валом карусели 6. Через диск и вал движение передается поворотному столу 10. Улита вращается непрерывно, движение поворотного стола имеет шаговый характер. С помощью регулятора скоро­сти 2 устанавливается темп работы 6—20 шагов в минуту. Поворотный стол, вращаясь против часовой стрелки, останавливается после каждого поворота на угол 30°, в результате чего за один оборот стола сварочные головки последовательно занимают двенадцать позиций. На пози­циях загрузки и выгрузки верхние электрододержатели контактных головок 12 подняты и электроды разомкнуты. Электрододержатели опускаются перед сваркой и подни­маются после нее механизмами 11 и 8 в виде путевых кулач-

ков, расположенных соответственно на подходах к пози­циям сварки (токоподводам сварочного устройства 9) и разгрузки. Механизм разгрузки 7 представляет собой вы­талкиватель, движение которому передается с помощью шарикового привода от кулачка, установленного на валу улиты. Команды, необходимые для согласования работы карусели с пневмоприводом машины и ее электрическим устройством, поступают от микровыключателей, установ­ленных рядом с распределительным валом 13. Каждый из кулачков распределительного вала имеет профиль, соот­ветствующий назначению кулачка.

Необходимо отметить, что в машине МРК-16003 реали­зуется двухимпульсный режим сварки, для чего батарея конденсаторов разделена на две секции, которые могут быть заряжены до одинакового напряжения. Схема сило­вой электрической части машины МРК-16003 аналогична схеме, представленной на рис. 1.8.

Машины типа МРК были выпущены от 1 до 10 единиц каждая. Эксплуатация этих машин дала положительные результаты, и на их базе в конце 70-х годов были разра­ботаны два полуавтомата ПРК-4001 и ПРК-12001, серий­ный выпуск которых освоил ПЗТЭСО. Станции управле­ния для них изготовляет завод «Электрик» им. Н. М. Швер­ника. По назначению, принципу действия, конструкции эти полуавтоматы аналогичны машинам МРК. Основными от­личиями, позволяющими получить более высокую стабиль­ность качества сварки, являются двухимпульсный режим и приложение в процессе сварки повышенного усилия — проковка. Технические данные полуавтоматов ПРК-4001 и ПРК-12001 приведены в табл. 5.4.