[發明專利]一種超聲波換能器及其夾持機構

有效

• 申請號: 201310295982.7
• 申請日: 2013-07-15
• 公開（公告）號: CN104289409B
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發明（設計）人: 田志;陳良鋒;劉娜
• 申請（專利權）人: 北京中電科電子裝備有限公司
• 主分類號: B06B1/06
• 分類號: B06B1/06;B25B11/00
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司11243
• 代理人: 許靜,安利霞

技術領域

本發明涉及超聲波換能器領域，特別是一種超聲波換能器及其夾持機構。

背景技術

超聲波換能器是引線鍵合的核心部件，在電子封裝領域具有重要意義。超聲波換能器包括壓電驅動器、變幅桿、劈刀和劈刀螺絲等部分，其工作原理是利用逆壓電效應將超聲波發生器發出的超聲頻率電信號通過壓電馬達轉化為高頻的超聲振動，并經過變幅桿和劈刀的放大作用，將超聲能量傳遞和聚集在芯片的凸點界面。

圖1是目前廣泛產用的超聲波變幅桿結構，其中與變幅桿1相連接的夾持機構2被一個槽孔6劃分兩部分，并由一個垂直槽孔6方向的緊固件3為其提供夾持力；前方豎直安裝孔可插入劈刀4，通過緊固件3提供的預緊力將其鎖死。引線鍵合特別是在球焊（ball bond）中使用的劈刀多數為中空的陶瓷材料。在使用金屬的變幅桿頭部通過螺絲對劈刀進行固定時，劈刀很容易被夾碎。即使是對擰劈刀螺絲的扭力扳手做了規定，仍然會對劈刀造成裂紋。太小的扭力又不足以很好的固定劈刀，會使劈刀在超聲焊接過程中發生松動，造成超聲能量的損失。

在引線鍵合封裝領域，劈刀4尖部到換能器頭部的夾持機構2底端有固定的距離限制，傳統的裝劈刀方式需要使用一個安裝治具來保證劈刀4在安裝孔7的位置，這樣在換劈刀時，浪費了大量時間和勞動力。

發明內容

為了解決現有的超聲波換能器在使用金屬的變幅桿頭部對劈刀進行固定時，劈刀很容易被夾碎的問題。

為解決上述技術問題，本發明的實施例提供一種超聲波換能器的夾持機構。所述夾持機構包括一頭部，所述頭部具有一用于安裝劈刀的安裝孔，所述頭部還設有一用于調整安裝孔大小的緊固件，所述安裝孔的孔壁上設有至少兩個相對設置用于釋放應力的凹槽。

本發明還提供了一種超聲波換能器，包括所述的夾持機構，還包括與所述頭部相連接的變幅桿。

本發明的上述技術方案的有益效果如下：本發明在安裝孔的孔壁上設有用于釋放應力的凹槽，應力釋放槽可以部分釋放應力，使緊固件鎖緊后對劈刀造成容易破裂的問題得到有效的改善，從而保證了劈刀安裝的可靠性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為傳統超聲波換能器的結構示意圖；

圖2為本發明一種實施例的超聲波換能器結構示意圖；

圖3為本發明一種實施例的超聲波換能器未安裝劈刀的俯視圖；

圖4為本發明一種實施例的超聲波換能器安裝劈刀的俯視圖；

圖5為圖2的側視圖；

圖6為本發明一種實施例的頭部夾持結構具有四分之一聲波波長的超聲波換能器的結構示意圖;

圖7為本發明一種實施例的超聲波換能器夾持機構應力分析示意圖。

具體實施方式

為使本發明要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。

如圖2-4所示，為本發明一種實施例的結構示意圖，該超聲波換能器包括一夾持機構2和與夾持機構2相連接的變幅桿1，所述夾持機構2包括一頭部，所述頭部具有一用于安裝劈刀4的安裝孔7，所述夾持機構2還設有一用于調整安裝孔大小的緊固件3，所述安裝孔7的孔壁上設有至少兩個相對設置用于釋放應力的凹槽8。當材料在外力作用下不能產生位移時，它的幾何形狀和尺寸將發生變化，這種形變就稱為應變。材料發生形變時內部產生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力，把分布內力在一點的集度稱為應力。由于劈刀多數為中空的陶瓷材料，當緊固件施加外力對劈刀進行固定時，劈刀很容易被夾碎。本發明在安裝孔的孔壁上設有用于釋放應力的凹槽，應力釋放槽可以部分釋放應力，使緊固件鎖緊后對劈刀造成容易破裂的問題得到有效的改善，從而保證了劈刀安裝的可靠性。

本發明的凹槽可以是兩個或者多個，分布在安裝孔的孔壁上。優選地，所述凹槽8為偶數個，并且對稱分布。當偶數個凹槽對稱分布時，相對的凹槽形成一組，每組凹槽由于設置在劈刀兩側，可以進一步降低應力。本發明的凹槽8的開口方向與劈刀4的軸線成一夾角，優選地為0～30度，更優地，該夾角為0度，即凹槽的開口與劈刀的軸線相平行。由于凹槽的開口與劈刀的軸線相平行，使得劈刀上的應力均勻降低。