[實用新型]用于微電子封裝的雙向振動熱超聲換能器

有效

• 申請號: 201920802337.2
• 申請日: 2019-05-30
• 公開（公告）號: CN211247229U
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 隆志力;胡廣豪;馬文舉;李祚華
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（深圳）
• 主分類號: B06B1/06
• 分類號: B06B1/06;H01L21/607
• 代理公司: 深圳市千納專利代理有限公司 44218
• 代理人: 劉曉敏

本實用新型公開了一種用于微電子封裝的雙向振動熱超聲換能器，其包括換能部分和聚能部分，所述換能部分包括后蓋板、彎振壓電陶瓷片組、間隔環、縱振壓電陶瓷片組、安裝環和前蓋板；所述聚能部分包括變幅桿及設置在該變幅桿端部的鍵合裝置，所述換能部分通過預緊螺栓與所述變幅桿相連接。采用半圓環壓電陶瓷片與整圓環壓電陶瓷片結合的方式，采用相同頻率不同相位的正弦電壓分別激勵，實現熱超聲換能器的軸向振動與徑向振動共同激發，滿足熱超聲換能器雙向振動的要求，有效解決一維縱向能量在鍵合時存在結合面不充分等問題，提升鍵合效果，確保鍵合點的可靠性，延長使用壽命。

技術領域

本實用新型涉及換能器技術領域，特別涉及一種用于微電子封裝的雙向振動熱超聲換能器。

背景技術

微電子封裝技術作為集成電路產業發展的重要支柱，已經成為影響國民經濟發展的關鍵因素之一。引線鍵合是一種使用細金屬線，利用熱、壓力、超聲波能量使得金屬引線與基板焊盤緊密焊合，實現芯片與基板間的電氣互連和芯片間的信息互通。引線鍵合以工藝實現簡單、成本低廉、適用多種封裝形式等優點而在連接方式中占主導地位，目前90％以上的管腳封裝采用的均是引線鍵合連接。換能器作為熱超聲鍵合的核心執行機構，換能器的工作性能直接影響IC 或LED芯片的鍵合/互連質量，在對鍵合速度與質量要求更高的工作場合影響更大，其發展現狀與趨勢一直成為領域內，尤其半導體裝備公司和研究機構關注的對象。

目前熱超聲換能器均為一維縱向超聲能量加載模式，該種超聲加載方式進行超聲鍵合時，基板鋁材料會沿單一方向擠出，造成不充分的結合面，這種不充分的結合面不僅導致鍵合強度下降，且嚴重影響鍵合點可靠性和壽命。此外，當鍵合速度增加時，某些鍵合點還會出現裂紋、空洞等不良現象，造成芯片封裝的大量廢品出現。鑒于此，本實用新型提出了一種用于微電子封裝引線鍵合的雙向振動熱超聲換能器，提出采用雙向復合超聲能量的加載模式來解決當前引線鍵合存在的問題。

實用新型內容

針對上述不足，本實用新型的目的在于，提供一種結構設計巧妙、合理，采用雙向復合超聲能量的加載模式來解決一維縱向能量在鍵合時存在結合面不充分等問題的用于微電子封裝的雙向振動熱超聲換能器。

本實用新型為實現上述目的所采用的技術方案為：

一種用于微電子封裝的雙向振動熱超聲換能器，其包括換能部分和聚能部分，所述換能部分包括后蓋板、彎振壓電陶瓷片組、間隔環、縱振壓電陶瓷片組、安裝環和前蓋板；該前蓋板、安裝環、縱振壓電陶瓷片組、間隔環、彎振壓電陶瓷片組和后蓋板按由前至后順序依次疊置。

所述聚能部分包括變幅桿及設置在該變幅桿端部的鍵合裝置，所述換能部分通過預緊螺栓與所述變幅桿相連接，所述安裝環位于軸向振動位移和彎向振動位移的共同節點處。

所述彎振壓電陶瓷片組包括至少兩對半圓環壓電陶瓷片，每一對半圓環壓電陶瓷片對稱設置在預緊螺栓的左右兩側，且對稱設置的半圓環壓電陶瓷片的極化方向相反；相鄰兩對半圓環壓電陶瓷片的極化方向相反。

所述縱振壓電陶瓷片組包括至少兩片整圓環壓電陶瓷片，相鄰兩片整圓環壓電陶瓷片的極化方向相反。

作為本實用新型的進一步改進，相鄰兩對半圓環壓電陶瓷片之間設有不銹鋼圓環隔開。

作為本實用新型的進一步改進，相鄰兩片整圓環壓電陶瓷片之間設有不銹鋼圓環隔開。

作為本實用新型的進一步改進，所述預緊螺栓上套設有絕緣管。

作為本實用新型的進一步改進，所述變幅桿和前蓋板為一體連接結構。

作為本實用新型的進一步改進，所述變幅桿沿軸線方向的外形輪廓為指數曲線型。

作為本實用新型的進一步改進，所述半圓環壓電陶瓷片和整圓環壓電陶瓷片的材料系數為PZT-8。