一種帶凸緣結構的短換能器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種帶凸緣結構的短換能器，包括變幅桿(1)、瓷嘴螺絲(2)、鍵合工具(3)、后蓋板(4)、壓電片(5)，所述的變幅桿(1)的前端安裝鍵合工具(3)；所述的瓷嘴螺絲(2)鎖定變幅桿(1)和鍵合工具(3)；所述的后蓋板(4)通過螺栓將壓電片(5)與變幅桿(1)后端固定在一起，還包括安裝凸緣(6)，該安裝凸緣(6)為“L”或“S”型結構，設置在變幅桿(1)和壓電片(5)之間。與現有技術相比，本實用新型具有機械性能好、操作方便等優點。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于半導體封裝設備領域，涉及引線鍵合機里一種帶凸緣結構的短換 能器。 一種帶凸緣結構的短換能器
【背景技術】
[0002] 在現代的引線鍵合機里，超聲換能器對鍵合的質量起著至關重要的作用。在引線 鍵合過程中，引線在熱量、壓力和超聲能量的共同作用下，與焊盤金屬發生原子間擴散達到 鍵合的目的。根據引線不同，又可分為金線、銅線、銀線、合金線、鋁線鍵合等。超聲系統作 為鍵合設備的核心部件，由發生器、換能器和鍵合工具組成。其中發生器負責產生超聲頻率 的電信號，換能器負責電能到機械能的轉換作用，鍵合工具負責固定引線、傳遞壓力和超聲 能量、拉弧等作用。換能器在整個系統中最為重要，通過調整換能器可以改變鍵合工具的振 動軌跡、振動幅度和系統諧振頻率。鍵合工具的振動幅度主要隨超聲功率的增大而增大，受 鍵合力的影響很小，并且超聲功率越大，達到最大鍵合強度的時間越短，反映出越快的鍵合 速度。但是過大的超聲功率會導致焊盤產生裂紋或硬化，降低鍵合強度。良好的自動鍵合 機需要對超聲振幅和鍵合時間等參數進行實時的監控。
[0003] 引線鍵合隨著前端工藝的發展正朝著超精細鍵合和大鍵合面積的趨勢發展，對換 能器的要求也越來越高。短換能器的優越性越來越明顯，可以提高系統剛度、穩定性、鍵合 精度和減少熱膨脹帶來的不利影響。傳統換能器一般是三倍波長設計，而短換能器可以減 少到一倍波長。換能器是通過凸緣安裝在機器上的。凸緣安裝時，必須要用力鎖緊以實現 系統的剛性。通常凸緣都會放在換能器的節點上以減少鎖緊對換能器超聲性能的影響。由 于短換能器可以利用的節點有限，如何安裝在機器上成了一個很難又很關鍵的問題。
[0004] 申請號為200710187837. 1的中國發明專利，公開了一種具有改良剛度的帶凸緣 的換能器，該換能器包含有：角體，其被配置來在操作過程中沿著其長度方向傳遞振動，該 振動是以包含有多個振動節點的振蕩波形的形式；超聲波發生器，其和角體的一個端部相 連；鍵合工具，其和角體的相對的另一端部相連一執行鍵合操作；第一凸緣結構，其沿著角 體的長度方向設置在第一振動節點處，以裝配該換能器；第二凸緣結構，其沿著角體的長度 方向設置在第二振動節點處，以裝配該換能器，該第二凸緣結構和第一凸緣結構分隔一段 距離，該距離為至少兩個連續的振動節點。該發明專利采用雙凸緣結構，雖然能較好的隔 離超聲振動，然而，其結構設計較為復雜，而且雙凸緣結構與單凸緣結構相比，在換能器自 身重量方面，則會較為明顯地增加換能器整體結構的重量；同時，該發明所設計的雙凸緣結 構，第一凸緣結構與第二凸緣結構的位置相對固定，對于短換能器沒有距離至少兩個連續 的振動節點的位置，也沒有空間可以安裝該雙凸緣結構。。
【發明內容】
[0005] 本實用新型的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種帶凸緣結 構的短換能器結構。
[0006] 本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現：
[0007] -種帶凸緣結構的短換能器，包括變幅桿、瓷嘴螺絲、鍵合工具、后蓋板、壓電片， 所述的變幅桿，用于放大超聲振動的振幅并實現系統的剛性，其前端安裝鍵合工具；所述的 瓷嘴螺絲鎖定變幅桿和鍵合工具；所述的后蓋板通過螺栓將壓電片與變幅桿后端固定在一 起，還包括安裝凸緣，該安裝凸緣為"L"或"S"型結構，設置在變幅桿和壓電片之間；所述的 壓電片用于產生超聲振動，實現電能到機械能的轉換。
[0008] 所述的安裝凸緣設有將短換能器安裝在機械上的安裝孔。
[0009] 所述的安裝凸緣上還設有狹槽。
[0010] 所述的變幅桿的前端設有用于安裝鍵合工具的孔。
[0011] 上述換能器由變幅桿、瓷嘴螺絲、鍵合工具、后蓋板，壓電片共同組成想要的諧振 頻率。所述的短換能器有一個或多個工作頻率，第一主頻率位于120kHz?140kHz。所述的 "L"或"S"型結構單獨使用或與狹槽一起使用。
[0012] 所述的變幅桿的材質為鋁合金、不銹鋼、因瓦合金或鈦合金中的一種。
[0013] 所述的壓電片中間設置有作為電極的銅片。
[0014] 所述的后蓋板的材質為鋁、鋁合金、銅中的一種。
[0015] 本實用新型設計的凸緣結構具有隔離超聲振動的作用。換能器產生的超聲振動不 會通過該凸緣結構傳遞到引線鍵合機上，保證了超聲系統和鍵合機器的穩定性。
[0016] 本實用新型采用了一個"L"或者"S"型結構結合一個狹槽來實現隔離超聲振動的 傳遞，使換能器產生的振動盡可能不傳遞到鍵合機上，又不至于降低很多系統的剛度。采用 該凸緣結構，換能器的頻率和阻抗變化可以控制在合理的范圍內。
[0017] 與現有技術相比，本實用新型具有以下特點：
[0018] 1.該凸緣結構可以像傳統換能器那樣連接在換能器的節點上，也可以連接在非節 點位置上實現超聲隔離；
[0019] 2.在引線鍵合機邦頭部分，有很多組件，可利用空間小，而本實用新型受空間限制 比較小，可以自由放在變幅桿可利用的位置上；
[0020] 3.本實用新型既沒有明顯增加換能器的重量，也沒有降低換能器的剛度，機械加 工性能比較方便。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021] 圖1為本實用新型換能器和"L"型凸緣立體結構示意圖；
[0022] 圖2為本實用新型換能器和"L"型凸緣平面結構和振動幅度變化曲線示意圖；
[0023] 圖3為本實用新型換能器和"S"型凸緣立體結構示意圖；
[0024] 圖中標識：
[0025] 1 一變幅桿；la-孔；2-瓷嘴螺絲；3-鍵合工具；4 一后蓋板；5-壓電片；
[0026] 6-凸緣；6a-狹槽；6b-通孔；7-換能器如節點；8-換能器后節點。
【具體實施方式】
[0027] 下面結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。
[0028] 如圖1?3所示，一種帶凸緣結構的短換能器，包括變幅桿1、瓷嘴螺絲2、鍵合工 具3、后蓋板4、壓電片5,所述的變幅桿1，用于放大超聲振動的振幅并實現系統的剛性，其 材質為鋁合金、不銹鋼、因瓦合金或鈦合金中的一種，前端設有用于安裝鍵合工具3的孔 la ;所述的瓷嘴螺絲2鎖定變幅桿1和鍵合工具3 ;所述的后蓋板4通過螺栓將壓電片5與 變幅桿1后端固定在一起，該短換能器還包括安裝凸緣6,所述的安裝凸緣6為"L"或"S"型 結構，設置在變幅桿1和壓電片5之間，安裝凸緣6設有將短換能器安裝在機械上的安裝孔 6b，還設有狹槽6a ;所述的壓電片5的中間設置作為電極的銅片，用于產生超聲振動，實現 電能到機械能的轉換；所述的短換能器有一個或多個工作頻率，第一主頻率位于120kHz? 140kHz ;所述的安裝凸緣6上的"L"或"S"型結構單獨使用或與狹槽6a -起使用。
[0029] 本實用新型中，壓電片5用于產生超聲振動，實現電能到機械能的轉換。變幅桿1 用于傳遞并放大超聲振動的幅度。換能器的剛性也主要由變幅桿1來實現。后蓋板4用 于固定壓電片5,給壓電片5初始的預緊力以實現穩定的超聲輸出。凸緣6和變幅桿1連 接在一起，用螺絲通過通孔6b可以將換能器安裝并固定在機器上。本實用新型采用的"L" 或者"S"型結構結合狹槽6a來實現動態隔離換能器的超聲振動，阻止超聲振動向機器的傳 遞，既避免了能量損失，又使換能器的頻譜特性和阻抗不受外部的影響，使得換能器可以工 作在穩定的狀態。在實際使用中，既可以同時使用"L"或者"S"型結構和狹槽6a，也可以單 獨使用"L"或者"S"型結構來實現超聲振動到鍵合機的隔離。
[0030] 圖2表明當換能器處于使用狀態時，沿著換能器的長度方向變化的振動幅度曲 線。由超聲波發生器所產生的波形具有振動幅度最小的振動節點分別為換能器前節點7和 換能器后節點8。短換能器的第一主頻率通常在120千赫茲到140千赫茲之間。換能器前 節點7位于換能器的前部，這里空間非常有限，不方便設置安裝凸緣6 ;換能器后節點8是 壓電片的驅動點，這里也不適于設置安裝凸緣6。本實用新型不需要凸緣6放在節點上，可 以放在適當的任意位置上，對使用提供了很大便利。
[0031] 圖3表示短換能器帶有"S"型結構的凸緣。該凸緣上有狹槽6a和通孔6b。為了 方便螺絲通過通孔6b把換能器鎖在機器上，該凸緣上還有一個切槽用來避開螺絲頭。
【權利要求】
1. 一種帶凸緣結構的短換能器，包括變幅桿（1)、瓷嘴螺絲（2)、鍵合工具（3)、后蓋板 (4)、壓電片（5)，所述的變幅桿（1)的前端安裝鍵合工具（3);所述的瓷嘴螺絲（2)鎖定變 幅桿⑴和鍵合工具⑶；所述的后蓋板⑷通過螺栓將壓電片（5)與變幅桿⑴后端固 定在一起，其特征在于，還包括安裝凸緣（6)，該安裝凸緣（6)為"L"或"S"型結構，設置在 變幅桿⑴和壓電片（5)之間。
2. 根據權利要求1所述的一種帶凸緣結構的短換能器，其特征在于，所述的安裝凸緣 (6)設有將短換能器安裝在機器上的安裝孔（6b)。
3. 根據權利要求1所述的一種帶凸緣結構的短換能器，其特征在于，所述的安裝凸緣 (6)上還設有狹槽（6a)。
4. 根據權利要求1所述的一種帶凸緣結構的短換能器，其特征在于，所述的短換能器 有一個或多個工作頻率，第一主頻率位于120kHz?140kHz。
5. 根據權利要求1所述的一種帶凸緣結構的短換能器，其特征在于，所述的"L"或"S" 型結構單獨使用或與狹槽（6a) -起使用。
6. 根據權利要求1所述的一種帶凸緣結構的短換能器，其特征在于，所述的變幅桿（1) 的材質為鋁合金、不銹鋼、因瓦合金或鈦合金中的一種。
7. 根據權利要求1所述的一種帶凸緣結構的短換能器，其特征在于，所述的后蓋板的 材質為錯、錯合金、銅中的一種。
【文檔編號】B06B1/06GK203886774SQ201420175990
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年4月11日 優先權日:2014年4月11日
【發明者】李相超, 李士堅, 胡海龍 申請人:上海相友超聲科技有限公司