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PATENTANSPRÜCHE
1. Einrichtung zum Auftragen von Überzügen durch elektrische Folienexplosion, die ein Gehäuse (1) enthält, an dem eine Vorrichtung zur Zuführung von Erzeugnissen (19) eine Vorrichtung zur Zuführung der explodierenden Folie (6), eine Elektrodenanordnung (11), die sich längs ihrer Achse verschiebt und eine Einheit zur Reinigung der Elektroden besitzt, sowie Leitdüsen (14) angebracht sind, die den Strom der Explosionsprodukte auf die Erzeugnisse (19) leiten und sich aus der Arbeitsposition in die Reinigungsposition in einer Querebene periodisch verlagern, die zur Achse der Leitdüsen (14) senkrecht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitdüsen (14) längs ihrer Achse verschiebbar angeordnet und mit einem elastischen Element (14a) versehen sind,
wobei die Einrichtung eine Vorrichtung zur Reinigung der Leitdüsen (14) besitzt, die mit einer Vorrichtung zur Verlagerung derselben aus der Arbeitsposition in die Reinigungsposition verbunden ist, während die Elektrodenanordnung (11) in Form einer koaxialen Einheit mit einer sich längs ihrer Achse verschiebenden zentralen Elektrode (22) ausgeführt ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ist, dass die Vorrichtung zur Reinigung der Elektrodenanordnung (11) als flaches Messer ausgebildet ist, das in der Ebene verschiebbar ist, die mit der Arbeitsfläche der Elek trodenanordnung (I I) zusammenfällt.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der zylindrischen Oberfläche der Leitdüsen (14) Bohrungen (20) zum Austritt der reflektierenden Stosswelle ausgeführt sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitdüsen (14) in Fanggehäuse (21) eingesetzt sind, die mit dem zu behandelnden Erzeugnis kontaktieren und seine Orientierung in bezug auf die Leitdüsen (14) in einer vorgegebenen Stellung gewährleisten.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Auftragen von Überzügen durch elektrische Folienexplosion, die ein Gehäuse enthält, an dem eine Vorrichtung zur Zuführung von Erzeugnissen, eine Vorrichtung zur Zuführung der explodierenden Folie, eine Elektrodenanordnung, die sich längs ihrer Achse verschiebt und eine Einheit zur Reinigung der Elektroden besitzt, sowie Leitdüsen angebracht sind, die den Strom der Explosionsprodukte auf die Erzeugnisse leiten und sich aus der Arbeitsposition in die Reinigungsposition in einer Querebene periodisch verlagern, die zur Achse der Leitdüsen senkrecht ist.
Bekannt ist die Technik des Auftragens von Mittelüberzügen auf Erzeugnisse, genauer auf Ausrüstungen zur lokalen Metallisierung vorwiegend von Erzeugnissen der elektronischen Technik.
Die Erfindung kann in verschiedenen Industriezweigen angewendet werden, wo die Herstellung von Metallüberzügen begrenzter Fläche in Form von Flecken verschiedener Geometrie erforderlich ist, insbesondere in der elektrotechnischen Industrie, im Gerätebau u.a.
Am zweckmässigsten wird die vorliegende Erfindung zur lokalen Herstellung eines Goldüberzugs an Gehäusen von Halbleitergeräten und integrierten Mikroschaltungen verwendet.
Zur Zeit sind nach Aufbau und Wirkungsweise verschiedene Anlagen zum lokalen Auftragen von Metallüberzügen an Erzeugnissen bekannt.
Eine der bekanntesten Anlagen Carousel beruht auf dem Prinzip des galvanischen Abscheidens von Metallen.
Die Anlage enthält ein Bad mit einem Elektrolyt, der durch die Düsenanodeujenen Zonen der Erzeugnisse zugeführt wird, auf die der Uberzug aufgetragen werden soll. Die Lokalisation des Überzugs wird durch Anwendung von besonderen Gummischablonen gewährleistet. Zu den Hauptnachteilen dieser Anlage gehören die notwendige Verwendung von schnell sich abnutzenden Gummi-Maskenschablonen, der ablaufende nasse galvanische Prozess, der eine vorläufige und eine nachfolgende (dem Metallisierungsvorgang nachfolgende) Behandlung des Erzeugnisses (Ätzung, Spülungen, Trocknung u. dgl.) erfordert sowie entsprechende Ausrüstungen voraussetzt, hohe Energieintensität des Prozesses. Ausserdem kann mit Hilfe der Carousel -Anlage der lokale Überzug nur auf flache Einzelteile in der Art von Ausführungsrahmen aufgetragen werden.
Bekannt sind ferner Anlagen zum lokalen Auftragen eines Goldüberzuges auf Metall-Glas-Gehäuse von Halbleitergeräten und integrierten Schaltungen. Zu den Nachteilen dieser Anlagen gehören die Unmöglichkeit der grösstmöglichen Lokalisation des Überzugs durch Gummi-Maskenschablonen (d. h. des Aufgragens des Überzugs nur in der Zone der Kristallötung sowie alle die Nachteile, die dem galvanischen Prozess eigen sind und vorerwähnt wurden.
Ausserdem können die Hilfe der vorgenannten Anlagen hauptsächlich Gold- sowie einige andere Überzüge aufgetragen werden, für die erprobte technologische Prozesse und Elektrolyte bekannt sind, wogegen beispielsweise Molybdän überzüge nicht hergestellt werden können. Schliesslich lassen sich mit diesen Anlagen nur Überzüge an stromleitenden Erzeugnissen auftragen.
Somit gewährleisten die genannten Anlagen keine optimale Lokalisation des Überzugs, setzen die Anwendung einer Reihe von Hilfsprozessen und -ausrüstungen voraus, sind eng spezialisiert hinsichtlich der Typen von aufzutragenden Überzügen und zu behandelnden Erzeugnissen.
Am aussichtsreichsten sind wegen der wegfallenden Hilfsprozesse und -ausrüstungen sowie infolge ihrer Universalität in bezug auf die Werkstoffe für die herzustellenden Überzüge und die zu behandelnden Erzeugnisse Einrichtungen zum Auftragen von Metallüberzügen durch elektrische Folienexplosion, die im weiteren näher erläutert werden.
Bekannt sind verschiedene Einrichtungen zum Auftragen von Metallüberzügen durch elektrische Folienexplosion.
Diese Einrichtungen enthalten ein Elektrodensystem, das zur Stromzuführung zur explosierenden Folie dient, Vorrichtungen zur Zuführung von Trägern, auf die der Überzug kommt, sowie eine Vorrichtung zur Zuführung des explodierenden Materials. Diese Einrichtungen besitzen ferner Düsen, die den Strom von Explosionsprodukten leiten. Zur Lokalisation des Überzugs werden in diesen Einrichtungen meist Masken verwendet. Die Einsatzzahl dieser Masken ist meist gering und beträgt 20-50 Explosionen. An den Wänden der Leitdüsen setzen sich ab und sammeln sich an Explosionsprodukte, weshalb sie nach allen 100-200 Explosionen abgenommen und gereinigt werden müssen.
Ausserdem sind die Träger die einen Überzug bekommen, in den bekannten Einrichtungen in einem bestimmten Abstand vom Endquerschnitt der Düse angeordnet, wodurch ein Teil des Stroms der Explosionsprodukte vom Träger reflektiert wird, was den Ausnutzungsgrad des explodierenden Materials verringert. Dadurch nimmt die Produktivität der Einrichtungen ab, ausserdem falls das Überziehen mit Edelmetallen notwendig ist lassen sie sich wegen des niedrigen Ausnutzungsgrades des explodierenden Materials nicht verwenden.
Bekannt ist eine Einrichtung zum Auftragen von Überzügen durch elektrische Folienexplosion die vorwiegend zum Auftragen von Überzügen auf den Flansch und die Stirnflächen der Anschlüsse der Gehäuse von Halbleitergeräten bestimmt ist. Die Einrichtung enthält ein Gehäuse mit in ihm untergebrachten Vorrichtungen zur Zuführung von Gehäusen von Halbleitergeräten, zur Zuführung des aufzutragenden Materials zur Arbeitsposition sowie Arbeitselektroden. Die Lokalisation des Überzugs wird in dieser Einrichtung durch Anwendung eines Maskierbandes gewährleistet, das mit Hilfe einer besonderen Einheit zugeführt wird.
Das Sammeln der vom Träger reflektierten Explosionsprodukte geschieht mittels Schutzschirmen. Der Nachteil dieser Einrichtung ist, dass der lokale Überzug nur auf vorspringende Teile (Anschlüsse) der Gehäuse von Halbleitergeräten aufgetragen werden kann. Zum Auftragen des Überzugs nur auf den flachen Flansch des Gehäuses in Gestalt eines Flecks der erforderlichen Geometrie unter Gewährleistung des Schutzes der Stirnenden von Anschlüssen ist die bekannte Einrichtung ungeeignet. Ausserdem erzwingt das Ansammeln des explodierenden Materials an den Arbeitselektroden und den Leitdüsen ein periodisches Abbrechen des Prozesses des Auftragens des Überzugs und die Auswechslung bzw.
Reinigung von Elektroden und Düsen, was die Arbeitsleistung der Einrichtung verringert. Der bestehende Spalt zwischen den Leitdüsen und den Gehäusen der Haibleitergeräte, auf die der Überzug aufgetragen wird, führt zur Reflektierung eines Teils der Explosionsprodukte und hierdurch bewirken Reduzierung des Ausnutzungsgrades des explodierenden Materials, was bei Benutzung von Edelmetallen zur Folienexplosion vollkommen unzulässig ist.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung der erwähnten Nachteile der beschriebenen Anlagen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Auftragen von Überzügen durch elektrische Folienexplosion mit einer solchen konstruktiven Ausführung zu schaffen, die eine optimale Lokalisation des Überzugs, eine Erhöhung der Arbeitsleistung und Verbesserung der Überzugsqualität gewährleistet.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Leitdüsen längs ihrer Achse verschiebbar angeordnet und mit einem elastischen Element versehen sind, wobei die Einrichtung eine Vorrichtung zur Reinigung der Leitdüsen besitzt, die mit einer Vorrichtung zur Verlagerung der Düsen aus der Arbeitsposition in die Reinigungsposition verbunden ist, während die Elektrodenanordnung in Form einer koaxialen Einheit mit einer sich längs ihrer Achse verschiebenden zentralen Elektrode ausgeführt ist.
Die Vorrichtung zur Reinigung der Elektrodenanordnung ist zweckmässigerweise als flaches Messer ausgebildet, das in der Ebene verschiebbar angeordnet ist, die mit der Arbeitsfläche der Elektrodenanordnung zusammenfällt, während an der zylindrischen Düsenoberfläche Bohrungen zum Austritt der reflektierten Stosswelle ausgeführt sind.
Die Leitdüsen können in Fanggehäuse eingesetzt sein, die mit dem zu behandelnden Erzeugnis in Kontakt treten und dessen Orientierung in bezug auf die Düse in einer vorgegebenen Stellung gewährleisten.
Eine solche konstruktive Ausführung der Einrichtung gewährleistet das Auftragen eines lokalen Überzugs auf Erzeugnisse mit hoher Leistung und Überzugsqualität.
Das Wesen der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass während der Arbeit der Einrichtung die Leitdüse in der Arbeitsposition, indem sie sich unter Einwirkung der nach vorn bewegten Elektrodenanordnung gleichfalls nach vorn verschiebt, mit ihrem Endquerschnitt dicht an das zu behandelnde Erzeugnis angedrückt wird, wodurch der innere Querschnitt den Überzug lokalisiert und ein hoher Transportfaktor des explodierenden Materials gewährleistet wird.
Der Transportfaktor ist dem Verhältnis der Masse des abgeschiedenen Materials zur Masse des explodierenden Materials gleich.
Zum Austritt der reflektierten Stosswelle können an der zylindrischen Düsenoberfläche Bohrungen vorgesehen sein.
Bei deren Fehlen und luftdichten Anliegen der Düse gleichzeitig an der Elektrodenanordnung einerseits und an dem zu behandelnden Erzeugnis andererseits, verhindert die Stosswelle, indem sie sich vom zu behandelnden Erzeugnis reflektiert und mit dem Strom der Explosionsprodukte zusammenwirkt, das Abscheiden derselben am Erzeugnis und entsprechendes Ausbilden des Überzugs. Wenn an die Lokalisation des Überzugs nicht strenge Anforderungen gestellt werden und keine Mangelware als Werkstoff für die Überzugs herstellung benutzt wird, kann ein Spalt zwischen dem Endquerschnitt der Düse und dem zu behandelnden Erzeugnis gelassen werden, wobei die Dichtigkeit der Stosswelle Düse-Elektrodenanordnung beibehalten wird.
Hierbei werden die Bohrungen an der zylindrischen Düsenoberfläche nicht mehr notwendig, die Stosswelle tritt in den erwähnten Spalt aus.
Bei jeder Explosion setzen sich an den Wänden des Düsenkanals die Explosionsprodukte ab, die indem sie sich ansammeln, die Kanalgeometrie verändern, was eine beträchtliche Verringerung des Transportfaktors des explodierenden Materials zur Folge hat. Zur Vermeidung dieser Erscheinung wird der Kanal der sich in der Reinigungsposition befindenden Leitdüse von den an seinen Wänden abgesetzten Explosionsprodukten durch die Vorrichtung zur Düsenreinigung periodisch gereinigt.
Die Elektrodenanordnung in Form einer koaxialen Einheit gewährleistet eine gleichmässigere Dispergierung der explodierenden Folie und demnach auch einen nach Stärke und Rauhigkeit gleichmässigeren Überzug, während die Verschiebung der zentralen Elektrode die Erosion während der Arbeit kompensiert, wobei eine gleichbleibende Geometrie der Elektrodenanordnung und die Stabilisierung des Prozesses gewährleistet werden.
Die vorhandene Vorrichtung zur Reinigung der Elektrodenanordnung z. B. in Gestalt eines flachen Messers, das über die Arbeitsfläche der Elektrodenanordnung gleitet, gewährleistet die Entfernung der Explosionsprodukte von den Stirnflächen der Elektroden, welche sich während der Arbeit an diesen ansammeln. Bei Fehlen einer solchen Vorrichtung erfordert das Ansammeln der Explosionsprodukte an den Elektroden eine ständige Explosionsenergieverstärkung, was zur verstärkten Erosion der gesamten Elektrodenanordnung führt.
Die Anordnung der Leitdüsen in den Fanggehäusen ge währleistet die Orientierung des zu behandelnden Erzeugnisses in bezug auf die Leitdüse in einer vorgegebenen Stellung.
Dank der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Konstruktion gestattet es die Einrichtung, ohne Anwendung von Masken lokale Überzüge auf verschiedene Erzeugnisse bei hoher Leistung und guter Überzugsqualität aufzutragen. Insbesondere gestattet die Anwendung derselben zur lokalen Vergoldung von Gehäusen von Halbleitergeräten, den Goldverbrauch um das 10 bis 30fache (je nach Gehäusetyp) zu reduzieren.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und beiliegenden Zeichnungen verständlich; in den Zeichnungen zeigt Fig. 1 Gesamtansicht der Einrichtung zum Auftragen von Überzügen, gemäss der Erfindung;
Fig. 2 Einheit zum unmittelbaren Auftragen des Über zugs:
Fig. 3 koaxiale Elektrodeneinheit.
Die Einrichtung (Fig. 1) besteht aus einem Gehäuse 1, an dem funktionale Hauptmechanismen montiert sind, und ei nem elektrischen Antrieb 2. Eine Vorrichtung zur Zuführung von Erzeugnissen besteht aus einer vertikalen Führung 3 und einem Karussel 4 mit Sitzen für die Erzeugnisse. Die vertikale Führung 3 dient zum Laden der Erzeugnisse in die Sitze des Karussels 4. Das Karussel 4 ist mit dem elektrischen Antrieb 2 der Einrichtung über Zahnradpaare und Malteserkreuzgetriebe kinematisch verbunden. Eine Vorrichtung zur Zuführung der explodierenden Folie schliesst eine Spule 5 mit einer auf diese aufgewickelten Folie 6, eine Führung 7 und eine mit ihrer zylindrischen Oberfläche an sie angedrückte elastische Rolle 8 ein, die sich auf der gleichen Achse mit einem Zahnrad 9 befindet, welches von einer Zahnstange 10 betätigt wird.
Eine Elektrodenanordnung 11 befindet sich in einem Stössel, der mit dem elektrischen Antrieb 2 kinematisch verbunden ist. Eine Einheit zur Reinigung der Elektroden besteht aus einem Messer 12, das in einer Gabel 13 befestigt ist, und einem Gestänge. Leitdüsen 14 sind an einem Karussel 15 angebracht, das sie aus der Arbeitsposition in die Reinigungsposition verlagert, und sind mit einem elastischen Element 14a versehen. Das Karussel
15 ist ebenfalls mit dem Antrieb über Zahnradpaare und ein Malteserkreuzgetriebe verbunden. Die Vorrichtung zur Reinigung der Leitdüsen 14 besteht aus einem Elektromotor 16, auf dessen Achse ein Werkzeug 17 befestigt ist und de auf einer Stange 18 beweglich angebracht ist. Das Werkzeug 17 ist in Form eines Schneidbohrers ausgeführt. Der Elektromotor 16 kann sowohl von einem Gesamt- als auch einem Einzelantrieb verschoben werden.
In Fig. 2 ist ein Erzeugnis 19 im Sitz des Karussels 4 und die Leitdüse 14 mit Bohrungen 20 zum Austritt der Stosswelle dargestellt. Ein Fanggehäuse 21 stellt ein Teil dar, in dem die Leitdüse 14 angeordnet ist, das mit dem zu behandelnden Erzeugnis kontaktiert und es in bezug auf die Leitdüse orientiert.
In Fig. 3 ist eine koaxiale Elektrodenanordnung dargestellt, das aus einer bewegten zentralen Elektrode 22, einer äusseren Ringelektrode 23, einem die Elektroden isolierenden Isolator 24, einer Gewindebuchse 25 und einer Mutter 26 besteht.
Die Einrichtung arbeitet folgenderweise.
Die explodierende Folie 6 wird von der Spule 5 abgewikkelt, ihr freies Ende wird in die Führung 7 eingelegt, die Folie wird von der Rolle 8 erfasst und durch Drehung des Zahnrades 9 auf die Arbeitsfläche der Elektrodenanordnung 11 geleitet, derart, dass ihr Ende die äussere Ringelektrode 23 berührt. Die Erzeugnisse werden in die vertikale Führung 3 aus einer Kassette bzw. einem Vibrobunker geladen. Bei Drehung des Karussels 4 um 90 wird das Erzeugnis aus der Ladeposition in die Arbeitsposition gebracht. Der Stössel der Elektrodenanordnung 11 führt einen Hub nach vorn, dann rückwärts aus, beim Rückwärtsgang tritt die Zahnstange 10 mit dem Zahnrad 9 in Eingriff, das um einen be stimmten Winkel gedreht wird, die explodierende Folie 6 wird um einen Schritt vorgeschoben und überdeckt die Elektroden.
Danach dreht sich das Karussel 15 um 90, und eine der Leitdüsen 14 stellt sich in der Arbeitsposition gegenüber dem das zu behandelnde Erzeugnis aufnehmenden Sitz des
Karussels 4 ein. Der Stössel der Elektrodenanordnung führt erneut einen Vorwärtsgang aus, wobei die Elektrodenanordnung an die Stirnfläche der Leitdüse angedrückt wird, die die explodierende Folie an die Elektroden anpresst und sich nach vorn bewegt, indem sie das elastische Element 1 4a zusammendrückt und sich mit ihrem Endquerschnitt gegen das zu behandelnde Erzeugnis abstützt. Hierbei tritt das Fanggehäuse 21 mit dem Erzeugnis in Kontakt und orientiert es in bezug auf die Leitdüse 14 (die in Fig. 2 dargestellte Lage).
Im Augenblick des maximalen Andrückens wird der Hochspannungskondensatorblock über die Elektroden entladen, es findet die explosive Zerstörung der Folie statt, der Strom von Explosionsprodukten wird durch die Düse auf das Erzeugnis geleitet und setzt sich auf einem Teil desselben ab, der vom Innendurchmesser der Düse begrenzt ist. Gleichzeitig tritt in die zweite Düse, die sich in der Reinigungsposition befindet, das Werkzeug ein welches auf eine beliebige bekannte Weise ausgeführt sein kann, wird vom Elektromotor
16 in Drehung versetzt und reinigt den Düsenkanal.
Hiernach dreht sich das Karussel 4 erneut um 900 um, das Erzeugnis mit dem aufgetragenen Überzug wird aus dem Sitz ausgeladen; das Karussel 15 dreht sich ebenfalls um 90 um. Gleichzeitig führt der Stössel der Elektrodenanordnung eine Rückbewegung aus; das Messer 12 bewegt sich von oben nach unten über die Arbeitsfläche der Elektrodenanordnung, wobei es sie von den Resten des explodierenden Materials reinigt. Während der Arbeit der Einrichtung findet die Erosion der zentralen Elektrode statt, deren Kompensation durch periodisches Drehen der Mutter 26 erfolgt.
Hierbei bewegt sich die Buchse 25, in die die zentrale Elektrode 22 eingepresst ist, nach vorn. Im weiteren wiederholt sich der Zyklus.
Die vorliegende Einrichtung kann eine gegenüber den bekannten Einrichtungen viermal so hohe Arbeitsleistung dank vorgesehenen Operationen der Reinigung von Düsen und Elektrodenanordnung innerhalb eines Arbeitszyklus sowie dank der Lokalisierung des Überzugs nicht mittels einer Maske, sondern mit Hilfe einer sich andrückenden Düse sowie dank der ermöglichten Kompensation der Erosion der zentralen Elektrode durch Vorbewegen derselben besitzen.
Die vorhandenen sich andrückenden Düsen erhöhen den Ausnutzungsgrad des explodierenden Materials um mehr als das 10fach.
Die Einrichtung kann in Form eines Automaten für lokale Vergoldung realisiert werden und gestattet es, den Goldverbrauch bei der Herstellung von Gehäusen integrierter Mikroschaltungen im Mittel um das 20fache zu verringern.
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PATENT CLAIMS
1. Device for applying coatings by electrical foil explosion, which contains a housing (1), on which a device for feeding products (19), a device for feeding the exploding film (6), an electrode arrangement (11), which extends lengthwise shifts its axis and has a unit for cleaning the electrodes, as well as guide nozzles (14) are attached, which direct the flow of the explosion products onto the products (19) and periodically shift from the working position to the cleaning position in a transverse plane that is to the axis of the Guide nozzles (14) is vertical, characterized in that the guide nozzles (14) are arranged displaceably along their axis and are provided with an elastic element (14a),
the device having a device for cleaning the guide nozzles (14), which is connected to a device for moving them from the working position into the cleaning position, while the electrode arrangement (11) is in the form of a coaxial unit with a central electrode which moves along its axis (22) is executed.
2. Device according to claim 1, characterized in that the device for cleaning the electrode arrangement (11) is designed as a flat knife which is displaceable in the plane which coincides with the working surface of the electrode arrangement (II).
3. Device according to claim 1, characterized in that on the cylindrical surface of the guide nozzles (14) bores (20) are made for the exit of the reflective shock wave.
4. Device according to claim 1, characterized in that the guide nozzles (14) are inserted into the catch housing (21), which contact the product to be treated and ensure its orientation with respect to the guide nozzles (14) in a predetermined position.
The invention relates to a device for applying coatings by electrical foil explosion, which contains a housing on which a device for feeding products, a device for feeding the exploding film, an electrode arrangement that moves along its axis and a unit for Has cleaning of the electrodes, as well as guide nozzles are attached, which direct the flow of the explosion products onto the products and are periodically shifted from the working position into the cleaning position in a transverse plane which is perpendicular to the axis of the guide nozzles.
The technique of applying medium coatings to products, more precisely to equipment for local metallization, predominantly of electronic technology products, is known.
The invention can be applied in various branches of industry where the production of metal coatings of limited area in the form of spots of different geometries is required, in particular in the electrical engineering industry, in device construction and others.
The present invention is most suitably used for the local production of a gold plating on housings of semiconductor devices and integrated microcircuits.
Various systems for locally applying metal coatings to products are currently known in terms of structure and mode of operation.
One of the best known Carousel plants is based on the principle of galvanic deposition of metals.
The system contains a bath with an electrolyte which is supplied through the nozzle anode zones of the products to which the coating is to be applied. The location of the cover is ensured by using special rubber templates. The main disadvantages of this system include the necessary use of rapidly wearing rubber mask stencils, the ongoing wet galvanic process, which requires a preliminary and a subsequent (following the metallization process) treatment of the product (etching, rinsing, drying, etc.) and appropriate equipment requires high energy intensity of the process. In addition, with the help of the Carousel system, the local coating can only be applied to flat individual parts in the manner of execution frames.
Also known are systems for locally applying a gold coating on metal-glass housings of semiconductor devices and integrated circuits. The disadvantages of these systems include the impossibility of the greatest possible localization of the coating by means of rubber mask templates (i.e. the application of the coating only in the zone of crystal soldering) and all the disadvantages which are inherent to the electroplating process and which have been mentioned above.
In addition, the aid of the aforementioned systems can mainly be applied with gold and some other coatings for which proven technological processes and electrolytes are known, whereas, for example, molybdenum coatings cannot be produced. After all, these systems can only apply coatings on current-conducting products.
Thus, the systems mentioned do not ensure optimal localization of the coating, require the use of a number of auxiliary processes and equipment, and are closely specialized in the types of coatings to be applied and the products to be treated.
The most promising are, because of the elimination of auxiliary processes and equipment as well as their universality in terms of the materials for the coatings to be produced and the products to be treated, devices for applying metal coatings by means of an electrical foil explosion, which are explained in more detail below.
Various devices for applying metal coatings by electrical foil explosion are known.
These devices contain an electrode system which is used for supplying current to the explosive film, devices for supplying carriers onto which the coating is applied, and a device for supplying the exploding material. These devices also have nozzles that direct the flow of explosion products. Masks are usually used to locate the coating in these facilities. The use of these masks is usually low and is 20-50 explosions. The walls of the guide nozzles settle and collect on explosion products, which is why they have to be removed and cleaned after every 100-200 explosions.
In addition, the carriers which are coated are arranged in the known devices at a certain distance from the end cross section of the nozzle, as a result of which part of the flow of the explosion products is reflected by the carrier, which reduces the degree of utilization of the exploding material. As a result, the productivity of the facilities decreases, and if the coating with precious metals is necessary, they cannot be used because of the low degree of utilization of the exploding material.
A device for applying coatings by means of an electrical foil explosion is known which is primarily intended for applying coatings to the flange and the end faces of the connections of the housings of semiconductor devices. The device contains a housing with devices accommodated in it for supplying housings for semiconductor devices, for supplying the material to be applied to the working position, and working electrodes. The localization of the coating is ensured in this facility by using a masking tape, which is fed in with the help of a special unit.
The explosion products reflected by the carrier are collected using protective screens. The disadvantage of this device is that the local coating can only be applied to protruding parts (connections) of the housing of semiconductor devices. The known device is unsuitable for applying the coating only to the flat flange of the housing in the form of a spot of the required geometry while ensuring the protection of the end faces of connections. In addition, the accumulation of the exploding material on the working electrodes and the guide nozzles forces a periodic termination of the process of applying the coating and the replacement or
Cleaning electrodes and nozzles, which reduces the performance of the facility. The existing gap between the guide nozzles and the housings of the semiconductor devices to which the coating is applied leads to the reflection of some of the explosion products and thereby reduces the degree of utilization of the exploding material, which is completely inadmissible when using precious metals for the foil explosion.
The aim of the present invention is to eliminate the disadvantages of the systems described.
The invention has for its object to provide a device for applying coatings by electrical foil explosion with such a design that ensures optimal localization of the coating, an increase in work performance and improvement of the coating quality.
The object is achieved according to the invention in that the guide nozzles are arranged to be displaceable along their axis and are provided with an elastic element, the device having a device for cleaning the guide nozzles, which is connected to a device for moving the nozzles from the working position to the cleaning position is, while the electrode arrangement is designed in the form of a coaxial unit with a central electrode which moves along its axis.
The device for cleaning the electrode arrangement is expediently designed as a flat knife which can be displaced in the plane which coincides with the working surface of the electrode arrangement, while bores are made on the cylindrical nozzle surface for the exit of the reflected shock wave.
The guide nozzles can be inserted into a catch housing, which come into contact with the product to be treated and ensure its orientation with respect to the nozzle in a predetermined position.
Such a design of the device ensures the application of a local coating on products with high performance and coating quality.
The essence of the present invention is that during the work of the device, the guide nozzle in the working position, by also moving forward under the action of the electrode arrangement moved forward, is pressed with its end cross-section close to the product to be treated, whereby the inner Cross-section localizes the coating and a high transport factor of the exploding material is guaranteed.
The transport factor is the ratio of the mass of the deposited material to the mass of the exploding material.
Bores can be provided on the cylindrical nozzle surface for the exit of the reflected shock wave.
In the absence and airtight contact of the nozzle on the electrode arrangement on the one hand and on the product to be treated on the other hand, the shock wave, by reflecting from the product to be treated and interacting with the flow of the explosion products, prevents the deposition thereof on the product and the corresponding formation of the product Coating. If the localization of the coating is not subject to strict requirements and no shortage is used as the material for the coating production, a gap can be left between the final cross section of the nozzle and the product to be treated, while maintaining the tightness of the shock wave nozzle-electrode arrangement.
Here, the holes on the cylindrical nozzle surface are no longer necessary, the shock wave emerges in the gap mentioned.
With each explosion, the products of the explosion settle on the walls of the nozzle channel, which accumulate, changing the channel geometry, which results in a significant reduction in the transport factor of the exploding material. To avoid this phenomenon, the duct of the guide nozzle in the cleaning position is periodically cleaned by the explosion products deposited on its walls by the device for nozzle cleaning.
The electrode arrangement in the form of a coaxial unit ensures a more uniform dispersion of the exploding film and therefore also a more uniform coating in terms of strength and roughness, while the displacement of the central electrode compensates for the erosion during work, whereby a constant geometry of the electrode arrangement and the stabilization of the process ensures will.
The existing device for cleaning the electrode arrangement z. B. in the form of a flat knife that slides over the working surface of the electrode assembly ensures the removal of the explosion products from the end faces of the electrodes, which accumulate during work on them. In the absence of such a device, the accumulation of the explosion products on the electrodes requires constant explosion energy amplification, which leads to increased erosion of the entire electrode arrangement.
The arrangement of the guide nozzles in the trap housings ensures the orientation of the product to be treated with respect to the guide nozzle in a predetermined position.
Thanks to the construction proposed according to the invention, the device allows local coatings to be applied to various products with high performance and good coating quality without the use of masks. In particular, the use of the same for local gold plating of housings of semiconductor devices allows the gold consumption to be reduced by 10 to 30 times (depending on the housing type).
Further advantages of the present invention can be understood from the following detailed description and accompanying drawings; 1 shows an overall view of the device for applying coatings, according to the invention;
Fig. 2 unit for direct application of the train:
Fig. 3 coaxial electrode unit.
The device (Fig. 1) consists of a housing 1, on which the main functional mechanisms are mounted, and egg nem electric drive 2. A device for feeding products consists of a vertical guide 3 and a carousel 4 with seats for the products. The vertical guide 3 is used to load the products into the seats of the carousel 4. The carousel 4 is kinematically connected to the electric drive 2 of the device via gear pairs and Maltese cross gear. A device for feeding the exploding film includes a coil 5 with a film 6 wound thereon, a guide 7 and an elastic roller 8 pressed against it with its cylindrical surface, which is located on the same axis with a toothed wheel 9, which of a rack 10 is operated.
An electrode arrangement 11 is located in a plunger which is kinematically connected to the electric drive 2. A unit for cleaning the electrodes consists of a knife 12, which is fastened in a fork 13, and a linkage. Guide nozzles 14 are attached to a carousel 15, which shifts them from the working position into the cleaning position, and are provided with an elastic element 14a. The carousel
15 is also connected to the drive via gear pairs and a Maltese cross gear. The device for cleaning the guide nozzles 14 consists of an electric motor 16, on the axis of which a tool 17 is attached and which is movably mounted on a rod 18. The tool 17 is designed in the form of a cutting drill. The electric motor 16 can be moved by an overall as well as an individual drive.
2 shows a product 19 in the seat of the carousel 4 and the guide nozzle 14 with bores 20 for the exit of the shock wave. A catch housing 21 constitutes a part in which the guide nozzle 14 is arranged, which contacts the product to be treated and orientates it with respect to the guide nozzle.
3 shows a coaxial electrode arrangement which consists of a moving central electrode 22, an outer ring electrode 23, an insulator 24 isolating the electrodes, a threaded bushing 25 and a nut 26.
The facility works as follows.
The exploding film 6 is unwound from the coil 5, its free end is inserted into the guide 7, the film is gripped by the roller 8 and guided by rotation of the gear wheel 9 onto the working surface of the electrode arrangement 11 such that its end is the outer one Touches ring electrode 23. The products are loaded into the vertical guide 3 from a cassette or a vibro bunker. When the carousel 4 is rotated through 90, the product is brought from the loading position into the working position. The plunger of the electrode assembly 11 performs a stroke forward, then backwards, in reverse gear rack 10 engages with the gear 9, which is rotated through a certain angle, the exploding film 6 is advanced by one step and covers the electrodes .
Thereafter, the carousel 15 rotates 90 and one of the guide nozzles 14 stands in the working position opposite the seat of the product to be treated
Carousel 4 a. The plunger of the electrode arrangement again executes a forward gear, the electrode arrangement being pressed against the end face of the guide nozzle, which presses the exploding film against the electrodes and moves forward by compressing the elastic element 1 4a and with its end cross section against the product to be treated is supported. Here, the catch housing 21 comes into contact with the product and orientates it with respect to the guide nozzle 14 (the position shown in FIG. 2).
At the moment of maximum pressure, the high-voltage capacitor block is discharged via the electrodes, the foil is explosively destroyed, the flow of explosion products is directed through the nozzle onto the product and settles on a part of it which is limited by the inside diameter of the nozzle . At the same time, the second nozzle, which is located in the cleaning position, enters the tool, which can be implemented in any known manner, by the electric motor
16 rotates and cleans the nozzle channel.
After that, the carousel 4 turns again by 900, the product with the applied coating is unloaded from the seat; carousel 15 also rotates 90. At the same time, the plunger of the electrode arrangement performs a return movement; knife 12 moves from top to bottom over the work surface of the electrode assembly, cleaning it of the remains of the exploding material. The erosion of the central electrode takes place during the work of the device, the compensation thereof being effected by periodically turning the nut 26.
Here, the bushing 25, into which the central electrode 22 is pressed, moves forward. The cycle then repeats itself.
The present device can perform four times as much as the known devices thanks to the intended operations of cleaning the nozzles and the electrode arrangement within one working cycle and thanks to the localization of the coating, not by means of a mask, but with the aid of a pressing nozzle and thanks to the possible compensation for erosion the central electrode by advancing the same.
The existing pressing nozzles increase the efficiency of the exploding material by more than 10 times.
The device can be implemented in the form of a machine for local gold plating and allows the gold consumption in the manufacture of housings for integrated microcircuits to be reduced by an average of 20 times.