一種帶凸緣結(jié)構(gòu)的短換能器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種帶凸緣結(jié)構(gòu)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(guò)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(jié)構(gòu)，設(shè)置在變幅桿(1)和壓電片(5)之間。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有機(jī)械性能好、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于半導(dǎo)體封裝設(shè)備領(lǐng)域，涉及引線鍵合機(jī)里一種帶凸緣結(jié)構(gòu)的短換 能器。 一種帶凸緣結(jié)構(gòu)的短換能器

【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)代的引線鍵合機(jī)里，超聲換能器對(duì)鍵合的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。在引線 鍵合過(guò)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(fā)生原子間擴(kuò)散達(dá)到 鍵合的目的。根據(jù)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(tǒng)作 為鍵合設(shè)備的核心部件，由發(fā)生器、換能器和鍵合工具組成。其中發(fā)生器負(fù)責(zé)產(chǎn)生超聲頻率 的電信號(hào)，換能器負(fù)責(zé)電能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換作用，鍵合工具負(fù)責(zé)固定引線、傳遞壓力和超聲 能量、拉弧等作用。換能器在整個(gè)系統(tǒng)中最為重要，通過(guò)調(diào)整換能器可以改變鍵合工具的振 動(dòng)軌跡、振動(dòng)幅度和系統(tǒng)諧振頻率。鍵合工具的振動(dòng)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(dá)到最大鍵合強(qiáng)度的時(shí)間越短，反映出越快的鍵合 速度。但是過(guò)大的超聲功率會(huì)導(dǎo)致焊盤產(chǎn)生裂紋或硬化，降低鍵合強(qiáng)度。良好的自動(dòng)鍵合 機(jī)需要對(duì)超聲振幅和鍵合時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。
[0003] 引線鍵合隨著前端工藝的發(fā)展正朝著超精細(xì)鍵合和大鍵合面積的趨勢(shì)發(fā)展，對(duì)換 能器的要求也越來(lái)越高。短換能器的優(yōu)越性越來(lái)越明顯，可以提高系統(tǒng)剛度、穩(wěn)定性、鍵合 精度和減少熱膨脹帶來(lái)的不利影響。傳統(tǒng)換能器一般是三倍波長(zhǎng)設(shè)計(jì)，而短換能器可以減 少到一倍波長(zhǎng)。換能器是通過(guò)凸緣安裝在機(jī)器上的。凸緣安裝時(shí)，必須要用力鎖緊以實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)的剛性。通常凸緣都會(huì)放在換能器的節(jié)點(diǎn)上以減少鎖緊對(duì)換能器超聲性能的影響。由 于短換能器可以利用的節(jié)點(diǎn)有限，如何安裝在機(jī)器上成了一個(gè)很難又很關(guān)鍵的問(wèn)題。
[0004] 申請(qǐng)?zhí)枮?00710187837. 1的中國(guó)發(fā)明專利，公開(kāi)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(lái)在操作過(guò)程中沿著其長(zhǎng)度方向傳遞振動(dòng)，該 振動(dòng)是以包含有多個(gè)振動(dòng)節(jié)點(diǎn)的振蕩波形的形式；超聲波發(fā)生器，其和角體的一個(gè)端部相 連；鍵合工具，其和角體的相對(duì)的另一端部相連一執(zhí)行鍵合操作；第一凸緣結(jié)構(gòu)，其沿著角 體的長(zhǎng)度方向設(shè)置在第一振動(dòng)節(jié)點(diǎn)處，以裝配該換能器；第二凸緣結(jié)構(gòu)，其沿著角體的長(zhǎng)度 方向設(shè)置在第二振動(dòng)節(jié)點(diǎn)處，以裝配該換能器，該第二凸緣結(jié)構(gòu)和第一凸緣結(jié)構(gòu)分隔一段 距離，該距離為至少兩個(gè)連續(xù)的振動(dòng)節(jié)點(diǎn)。該發(fā)明專利采用雙凸緣結(jié)構(gòu)，雖然能較好的隔 離超聲振動(dòng)，然而，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，而且雙凸緣結(jié)構(gòu)與單凸緣結(jié)構(gòu)相比，在換能器自 身重量方面，則會(huì)較為明顯地增加換能器整體結(jié)構(gòu)的重量；同時(shí)，該發(fā)明所設(shè)計(jì)的雙凸緣結(jié) 構(gòu)，第一凸緣結(jié)構(gòu)與第二凸緣結(jié)構(gòu)的位置相對(duì)固定，對(duì)于短換能器沒(méi)有距離至少兩個(gè)連續(xù) 的振動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置，也沒(méi)有空間可以安裝該雙凸緣結(jié)構(gòu)。。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種帶凸緣結(jié) 構(gòu)的短換能器結(jié)構(gòu)。
[0006] 本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[0007] -種帶凸緣結(jié)構(gòu)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(dòng)的振幅并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)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(guò)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(jié)構(gòu)，設(shè)置在變幅桿和壓電片之間；所述的 壓電片用于產(chǎn)生超聲振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。
[0008] 所述的安裝凸緣設(shè)有將短換能器安裝在機(jī)械上的安裝孔。
[0009] 所述的安裝凸緣上還設(shè)有狹槽。
[0010] 所述的變幅桿的前端設(shè)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(gè)或多個(gè)工作頻率，第一主頻率位于120kHz?140kHz。所述的 "L"或"S"型結(jié)構(gòu)單獨(dú)使用或與狹槽一起使用。
[0012] 所述的變幅桿的材質(zhì)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(shè)置有作為電極的銅片。
[0014] 所述的后蓋板的材質(zhì)為鋁、鋁合金、銅中的一種。
[0015] 本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的凸緣結(jié)構(gòu)具有隔離超聲振動(dòng)的作用。換能器產(chǎn)生的超聲振動(dòng)不 會(huì)通過(guò)該凸緣結(jié)構(gòu)傳遞到引線鍵合機(jī)上，保證了超聲系統(tǒng)和鍵合機(jī)器的穩(wěn)定性。
[0016] 本實(shí)用新型采用了一個(gè)"L"或者"S"型結(jié)構(gòu)結(jié)合一個(gè)狹槽來(lái)實(shí)現(xiàn)隔離超聲振動(dòng)的 傳遞，使換能器產(chǎn)生的振動(dòng)盡可能不傳遞到鍵合機(jī)上，又不至于降低很多系統(tǒng)的剛度。采用 該凸緣結(jié)構(gòu)，換能器的頻率和阻抗變化可以控制在合理的范圍內(nèi)。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下特點(diǎn)：
[0018] 1.該凸緣結(jié)構(gòu)可以像傳統(tǒng)換能器那樣連接在換能器的節(jié)點(diǎn)上，也可以連接在非節(jié) 點(diǎn)位置上實(shí)現(xiàn)超聲隔離；
[0019] 2.在引線鍵合機(jī)邦頭部分，有很多組件，可利用空間小，而本實(shí)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(shí)用新型既沒(méi)有明顯增加換能器的重量，也沒(méi)有降低換能器的剛度，機(jī)械加 工性能比較方便。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1為本實(shí)用新型換能器和"L"型凸緣立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖2為本實(shí)用新型換能器和"L"型凸緣平面結(jié)構(gòu)和振動(dòng)幅度變化曲線示意圖；
[0023] 圖3為本實(shí)用新型換能器和"S"型凸緣立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖中標(biāo)識(shí)：
[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(jié)點(diǎn)；8-換能器后節(jié)點(diǎn)。

【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0028] 如圖1?3所示，一種帶凸緣結(jié)構(gòu)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(dòng)的振幅并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的剛性，其 材質(zhì)為鋁合金、不銹鋼、因瓦合金或鈦合金中的一種，前端設(shè)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(guò)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(jié)構(gòu)，設(shè)置在變幅桿1和壓電片5之間，安裝凸緣6設(shè)有將短換能器安裝在機(jī)械上的安裝孔 6b，還設(shè)有狹槽6a ;所述的壓電片5的中間設(shè)置作為電極的銅片，用于產(chǎn)生超聲振動(dòng)，實(shí)現(xiàn) 電能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換；所述的短換能器有一個(gè)或多個(gè)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(jié)構(gòu)單獨(dú)使用或與狹槽6a -起使用。
[0029] 本實(shí)用新型中，壓電片5用于產(chǎn)生超聲振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。變幅桿1 用于傳遞并放大超聲振動(dòng)的幅度。換能器的剛性也主要由變幅桿1來(lái)實(shí)現(xiàn)。后蓋板4用 于固定壓電片5,給壓電片5初始的預(yù)緊力以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的超聲輸出。凸緣6和變幅桿1連 接在一起，用螺絲通過(guò)通孔6b可以將換能器安裝并固定在機(jī)器上。本實(shí)用新型采用的"L" 或者"S"型結(jié)構(gòu)結(jié)合狹槽6a來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)隔離換能器的超聲振動(dòng)，阻止超聲振動(dòng)向機(jī)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(wěn)定的狀態(tài)。在實(shí)際使用中，既可以同時(shí)使用"L"或者"S"型結(jié)構(gòu)和狹槽6a，也可以單 獨(dú)使用"L"或者"S"型結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)超聲振動(dòng)到鍵合機(jī)的隔離。
[0030] 圖2表明當(dāng)換能器處于使用狀態(tài)時(shí)，沿著換能器的長(zhǎng)度方向變化的振動(dòng)幅度曲 線。由超聲波發(fā)生器所產(chǎn)生的波形具有振動(dòng)幅度最小的振動(dòng)節(jié)點(diǎn)分別為換能器前節(jié)點(diǎn)7和 換能器后節(jié)點(diǎn)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(jié)點(diǎn)7位于換能器的前部，這里空間非常有限，不方便設(shè)置安裝凸緣6 ;換能器后節(jié)點(diǎn)8是 壓電片的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，這里也不適于設(shè)置安裝凸緣6。本實(shí)用新型不需要凸緣6放在節(jié)點(diǎn)上，可 以放在適當(dāng)?shù)娜我馕恢蒙?，?duì)使用提供了很大便利。
[0031] 圖3表示短換能器帶有"S"型結(jié)構(gòu)的凸緣。該凸緣上有狹槽6a和通孔6b。為了 方便螺絲通過(guò)通孔6b把換能器鎖在機(jī)器上，該凸緣上還有一個(gè)切槽用來(lái)避開(kāi)螺絲頭。
【權(quán)利要求】
1. 一種帶凸緣結(jié)構(gòu)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(guò)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(jié)構(gòu)，設(shè)置在 變幅桿⑴和壓電片（5)之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶凸緣結(jié)構(gòu)的短換能器，其特征在于，所述的安裝凸緣 (6)設(shè)有將短換能器安裝在機(jī)器上的安裝孔（6b)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶凸緣結(jié)構(gòu)的短換能器，其特征在于，所述的安裝凸緣 (6)上還設(shè)有狹槽（6a)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶凸緣結(jié)構(gòu)的短換能器，其特征在于，所述的短換能器 有一個(gè)或多個(gè)工作頻率，第一主頻率位于120kHz?140kHz。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶凸緣結(jié)構(gòu)的短換能器，其特征在于，所述的"L"或"S" 型結(jié)構(gòu)單獨(dú)使用或與狹槽（6a) -起使用。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶凸緣結(jié)構(gòu)的短換能器，其特征在于，所述的變幅桿（1) 的材質(zhì)為鋁合金、不銹鋼、因瓦合金或鈦合金中的一種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶凸緣結(jié)構(gòu)的短換能器，其特征在于，所述的后蓋板的 材質(zhì)為錯(cuò)、錯(cuò)合金、銅中的一種。
【文檔編號(hào)】B06B1/06GK203886774SQ201420175990
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月11日
【發(fā)明者】李相超, 李士堅(jiān), 胡海龍 申請(qǐng)人:上海相友超聲科技有限公司