一种适合大面积键合的超声换能器的制作方法

1.本实用新型涉及一种超声换能器，尤其是涉及一种适合大面积键合的超声换能器。


背景技术：

2.在现代的引线键合机里，超声换能器对键合的质量起着至关重要的作用。在引线键合过程中，引线在热量、压力和超声能量的共同作用下，与焊盘金属发生原子间扩散达到键合的目的。根据引线不同，又可分为金线、铜线、银线、合金线、铝线键合等。超声系统作为键合设备的核心部分，由发生器、换能器和键合工具组成。其中发生器负责产生超声频率的电信号，换能器负责电能到机械能的转换作用，键合工具负责固定引线、传递压力和超声能量、拉弧等作用。换能器在整个系统中最为重要，通过调整换能器可以改变键合工具的振动轨迹、振动幅度和系统谐振频率。键合工具的振动幅度主要随超声功率的增大而增大，受键合力的影响很小。并且超声功率越大，达到最大键合强度的时间越短，反映出越快的键合速度。但是过大的超声功率会导致焊盘产生裂纹或硬化，降低键合强度。良好的自动键合机需要对超声振幅和键合时间等参数进行实时的监控。
3.引线键合随着前端工艺的发展正朝着超精细键合和大键合面积的趋势发展，对长换能器的要求也越来越高。传统的长换能器都是圆形马达，圆形马达的直径偏大，这样在进行大面积行程时，圆形马达就对换能器下方的工作台形成了阻挡，换能器的运行距离受到了限制，不能实现大面积键合。如果用直径很小的圆形马达，压电陶瓷就要选用的直径非常小，这样换能器就不能提供足够的功率给引线键合，在实际应用中不适用。常见的换能器安装座下面突出部分也会阻挡到换能器的大面积行程。用长换能器进行大面积键合，既要保证换能器和安装座没有阻挡，又要不影响超声输出功率，如何设计长换能器的马达和安装座结构成了一项很难又很关键的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的问题而提供一种适合大面积键合的超声换能器。
5.本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
6.一种适合大面积键合的超声换能器，包括长换能器，所述的长换能器包括换能马达，所述的换能马达输出端连接变幅杆，所述的变幅杆末端连接键合工具，所述的换能马达为方形马达，换能马达的上下表面均为平面，换能马达的上表面高度与变幅杆的上表面高度一致或接近，换能马达的下表面高度与变幅杆的下表面高度一致或接近。
7.优选地，所述的换能马达包括压电片、前盖板和后盖板，所述的压电片位于前盖板和后盖板组成的区域内，所述的压电片上下表面均为平面，所述的前盖板和后盖板的上下表面也为与所述的压电片适配的平面。
8.优选地，所述的压电片的左右表面为平面。
9.优选地，所述的压电片的左右表面为曲面。
10.优选地，所述的换能马达的上表面和下表面之间的高度在5～8毫米之间。
11.优选地，所述的变幅杆的上表面和下表面之间的高度在5～8毫米之间。
12.优选地，该超声换能器还包括与长换能器适配使用的安装座，所述的安装座为前端敞口的腔体结构，后端有四个安装孔用于连接邦头，上面有四个安装孔用于连接长换能器，所述的长换能器中的换能马达以及变幅杆的中后部区域安装于所述的安装座的腔体中，所述的安装座底面为平面。
13.优选地，该超声换能器还包括隔热罩，所述的隔热罩安装在所述的安装座的敞口端形成封闭形式，且隔热罩将变幅杆的中前部区域罩设其中，所述的隔热罩的底面为平面。
14.优选地，所述的隔热罩的底面高度与安装座底面高度一致或接近。
15.优选地，所述的键合工具通过瓷嘴螺丝与变幅杆连接。
16.与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：
17.(1)本实用新型长换能器的方形马达上下均为平面，因为底部无阻挡可以实现大键合面积，使换能器不再受键合面积的限制，同时通过增加左右两表面的面积(左右表面为曲面或平面)可以保证换能器的输出功率；
18.(2)本实用新型安装座结构除了实现长换能器和邦头的连接，由于安装座底部为平面的特性还可以协助换能器实现大键合面积，长换能器即使加了安装座，底部还是没有阻挡的，任然能够满足大面积键合的需求；
19.(3)本实用新型隔热罩可以对长换能器起到热保护作用，使长换能器不会受到工作台热气的影响，同时，隔热罩和安装座一起实现底部平面的结构，既保证了换能器加安装座和隔热罩的整体结构实现大键合面积的需求，又保证了换能器本身的性能不受影响。
附图说明
20.图1为本发明实施例1中长换能器的结构示意图；
21.图2为压电片的结构示意图，(a)为传统压电片的截面示意图，(b)为本发明上下表面为平面且左右表面为曲面的压电片的截面示意图，(c)为本发明上下左右表面都为平面的压电片的截面示意图；
22.图3为本发明长换能器与安装座以及隔热罩配合使用的立体示意图；
23.图4为本发明长换能器与安装座以及隔热罩配合使用的侧视图。
24.图中，1为变幅杆，2为键合工具，3为瓷嘴螺丝，4为压电片，5为前盖板，6为后盖板，7为安装座，8为隔热罩，9为长换能器与安装座连接螺丝，10为隔热罩与安装座连接螺丝，11为邦头安装孔。
具体实施方式
25.下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本实用新型并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本实用新型并不限定于以下的实施方式。
26.实施例1
27.如图1所示，本实施例提供一种适合大面积键合的超声换能器，包括长换能器，长
换能器包括换能马达，换能马达输出端连接变幅杆1，变幅杆1末端连接键合工具2，换能马达为方形马达，换能马达的上下表面均为平面，换能马达的上表面高度与变幅杆1的上表面高度一致或接近，换能马达的下表面高度与变幅杆1的下表面高度一致或接近，换能马达的上表面和下表面之间的高度在5～8毫米之间，同时，变幅杆1的上表面和下表面之间的高度也在5～8毫米之间。
28.换能马达主要包括压电片4、前盖板5和后盖板6，压电片4位于前盖板5和后盖板6组成的区域内，压电片4上下表面均为平面，前盖板5和后盖板6的上下表面也为与压电片4适配的平面。前盖板5可以是独立的一个部件，也可以是变幅杆1的一部分。
29.如图2所示，常见的是圆形马达，组成圆形马达的压电片4是圆形的，中间的孔用于通过螺栓，如图2中(a)所示。圆形马达的直径通常比较大，太小直径的压电片4又不能产生键合所需的功率，太大的直径则会对大键合面积邦头的运行形成阻碍。本使用新型的解决方案是把圆形马达的压电片4的上下表面切平使得压电片4的上下表面为平面，切去阻碍运行的部分，同时增加左右两表面的面积，压电片4左右两表面可以为曲面，如图2中(b)所示，压电片4左右两表面可以为平面，如图2中(c)所示。
30.变幅杆1的头部设有安装孔，用瓷嘴螺丝3把键合工具2固定在安装孔内。前盖板5以及后盖板6都随着压电片4做相应尺寸的调整，这样就能实现大键合面积的需求。同时增加马达左右方向的尺寸，以保证换能器的输出功率，这样换能器的刚性也不会受到影响。变幅杆1可采用铝合金、不锈钢、因瓦合金、钛合金等金属材料，上述长换能器由变幅杆1、瓷嘴螺丝3、键合工具2、前盖板5、后盖板6、螺栓和压电片4共同组成想要的谐振频率。
31.实施例2
32.如图3、图4所示，本实施例中提供的一种适合大面积键合的超声换能器，包括长换能器，长换能器的结构与实施例1相同，在该实施例中，还包括与长换能器适配使用的安装座7，安装座7为前端敞口的腔体结构，长换能器中的换能马达以及变幅杆1的中后部区域安装于安装座7的腔体中，安装座7底面为平面。
33.该超声换能器还包括隔热罩8，隔热罩8安装在安装座7的敞口端形成封闭形式，且隔热罩8将变幅杆1的中前部区域罩设其中，隔热罩8的底面为平面。隔热罩8的底面高度与安装座7底面高度一致或接近。
34.本实施例中采用的安装座7在保证长换能器的安装空间情况下，把底部平面下方的材料全部切掉，同时在后端上方增加两个邦头安装孔11，保证四个邦头安装孔11来把安装座7安装到邦头上，这样安装座7的刚性就不会受到影响。长换能器和安装座7的安装是通过安装座7上面的四个换能安装孔来实现。本实用新型安装座7结构除了实现长换能器和邦头的连接，由于安装座7底部为平面的特性还可以协助换能器实现大键合面积，长换能器即使加了安装座7，底部还是没有阻挡的，任然能够满足大面积键合的需求。
35.此外，长换能器在工作时受到工作台热气的影响会使其性能发生变化，本发明安装座7前端带有隔热罩8，来挡住工作台的热气，使其不会直接影响到换能器。隔热罩8主要成份是塑料，用胶和螺丝与安装座7固定在一起。为了保证大面积键合的需求，隔热罩8的底面为平面，且和安装座7的底面保持一致。由于采用长换能器的新型马达结构和新型安装座7及隔热罩8结构，长换能器的即可以满足大键合面积的需求，又可以保证了系统的刚性不受影响，同时保证了换能器的热稳定性。
36.需要说明的是，本实用新型的长换能器可以单独实用，也可以将长换能器与安装座7、隔热罩8配合使用。
37.上述实施方式仅为例举，不表示对本实用新型范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施，且能在不脱离本实用新型技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。