一種超聲波換能器及其夾持機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種超聲波換能器的夾持機(jī)構(gòu)，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(shè)有一用于調(diào)整安裝孔大小的緊固件，所述安裝孔的孔壁上設(shè)有至少兩個(gè)相對(duì)設(shè)置用于釋放應(yīng)力的凹槽。本發(fā)明還提供了一種超聲波換能器，包括所述的夾持機(jī)構(gòu)，還包括與所述頭部相連接的變幅桿。本發(fā)明在安裝孔的孔壁上設(shè)有用于釋放應(yīng)力的凹槽，應(yīng)力釋放槽可以部分釋放應(yīng)力，使緊固件鎖緊后對(duì)劈刀造成容易破裂的問(wèn)題得到有效的改善，從而保證了劈刀安裝的可靠性。
【專利說(shuō)明】一種超聲波換能器及其夾持機(jī)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超聲波換能器領(lǐng)域，特別是一種超聲波換能器及其夾持機(jī)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]超聲波換能器是引線鍵合的核心部件，在電子封裝領(lǐng)域具有重要意義。超聲波換能器包括壓電驅(qū)動(dòng)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(yīng)將超聲波發(fā)生器發(fā)出的超聲頻率電信號(hào)通過(guò)壓電馬達(dá)轉(zhuǎn)化為高頻的超聲振動(dòng)，并經(jīng)過(guò)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(diǎn)界面。
[0003]圖1是目前廣泛產(chǎn)用的超聲波變幅桿結(jié)構(gòu)，其中與變幅桿I相連接的夾持機(jī)構(gòu)2被一個(gè)槽孔6劃分兩部分，并由一個(gè)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(guò)緊固件3提供的預(yù)緊力將其鎖死。引線鍵合特別是在球焊(ballbond)中使用的劈刀多數(shù)為中空的陶瓷材料。在使用金屬的變幅桿頭部通過(guò)螺絲對(duì)劈刀進(jìn)行固定時(shí)，劈刀很容易被夾碎。即使是對(duì)擰劈刀螺絲的扭力扳手做了規(guī)定，仍然會(huì)對(duì)劈刀造成裂紋。太小的扭力又不足以很好的固定劈刀，會(huì)使劈刀在超聲焊接過(guò)程中發(fā)生松動(dòng)，造成超聲能量的損失。
[0004]在引線鍵合封裝領(lǐng)域，劈刀4尖部到換能器頭部的夾持機(jī)構(gòu)2底端有固定的距離限制，傳統(tǒng)的裝劈刀方式需要使用一個(gè)安裝治具來(lái)保證劈刀4在安裝孔7的位置，這樣在換劈刀時(shí)，浪費(fèi)了大量時(shí)間和勞動(dòng)力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有的超聲波換能器在使用金屬的變幅桿頭部對(duì)劈刀進(jìn)行固定時(shí)，劈刀很容易被夾碎的問(wèn)題。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種超聲波換能器的夾持機(jī)構(gòu)。所述夾持機(jī)構(gòu)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(shè)有一用于調(diào)整安裝孔大小的緊固件，所述安裝孔的孔壁上設(shè)有至少兩個(gè)相對(duì)設(shè)置用于釋放應(yīng)力的凹槽。
[0007]本發(fā)明還提供了一種超聲波換能器，包括所述的夾持機(jī)構(gòu)，還包括與所述頭部相連接的變幅桿。
[0008]本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下:本發(fā)明在安裝孔的孔壁上設(shè)有用于釋放應(yīng)力的凹槽，應(yīng)力釋放槽可以部分釋放應(yīng)力，使緊固件鎖緊后對(duì)劈刀造成容易破裂的問(wèn)題得到有效的改善，從而保證了劈刀安裝的可靠性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0010]圖1為傳統(tǒng)超聲波換能器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2為本發(fā)明一種實(shí)施例的超聲波換能器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3為本發(fā)明一種實(shí)施例的超聲波換能器未安裝劈刀的俯視圖；
[0013]圖4為本發(fā)明一種實(shí)施例的超聲波換能器安裝劈刀的俯視圖；
[0014]圖5為圖2的側(cè)視圖；
[0015]圖6為本發(fā)明一種實(shí)施例的頭部夾持結(jié)構(gòu)具有四分之一聲波波長(zhǎng)的超聲波換能器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖7為本發(fā)明一種實(shí)施例的超聲波換能器夾持機(jī)構(gòu)應(yīng)力分析示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0018]如圖2-4所示，為本發(fā)明一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，該超聲波換能器包括一夾持機(jī)構(gòu)2和與夾持機(jī)構(gòu)2相連接的變幅桿1，所述夾持機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)2還設(shè)有一用于調(diào)整安裝孔大小的緊固件3，所述安裝孔7的孔壁上設(shè)有至少兩個(gè)相對(duì)設(shè)置用于釋放應(yīng)力的凹槽8。當(dāng)材料在外力作用下不能產(chǎn)生位移時(shí)，它的幾何形狀和尺寸將發(fā)生變化，這種形變就稱為應(yīng)變。材料發(fā)生形變時(shí)內(nèi)部產(chǎn)生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力，把分布內(nèi)力在一點(diǎn)的集度稱為應(yīng)力。由于劈刀多數(shù)為中空的陶瓷材料，當(dāng)緊固件施加外力對(duì)劈刀進(jìn)行固定時(shí)，劈刀很容易被夾碎。本發(fā)明在安裝孔的孔壁上設(shè)有用于釋放應(yīng)力的凹槽，應(yīng)力釋放槽可以部分釋放應(yīng)力，使緊固件鎖緊后對(duì)劈刀造成容易破裂的問(wèn)題得到有效的改善，從而保證了劈刀安裝的可靠性。
[0019]本發(fā)明的凹槽可以是兩個(gè)或者多個(gè)，分布在安裝孔的孔壁上。優(yōu)選地，所述凹槽8為偶數(shù)個(gè)，并且對(duì)稱分布。當(dāng)偶數(shù)個(gè)凹槽對(duì)稱分布時(shí)，相對(duì)的凹槽形成一組，每組凹槽由于設(shè)置在劈刀兩側(cè)，可以進(jìn)一步降低應(yīng)力。本發(fā)明的凹槽8的開(kāi)口方向與劈刀4的軸線成一夾角，優(yōu)選地為O?30度，更優(yōu)地，該夾角為O度，即凹槽的開(kāi)口與劈刀的軸線相平行。由于凹槽的開(kāi)口與劈刀的軸線相平行，使得劈刀上的應(yīng)力均勻降低。
[0020]本發(fā)明的發(fā)明人還對(duì)換能器的夾持機(jī)構(gòu)進(jìn)行了應(yīng)力分析，如圖7所示，從實(shí)際應(yīng)力分析圖上能夠得出安裝孔上經(jīng)過(guò)孔心并與緊固件施力方向平行的兩點(diǎn)處應(yīng)力最大，即圖中的A點(diǎn)處，容易造成該處劈刀破裂。通常的換能器頭部設(shè)計(jì)，由于劈刀緊固件的預(yù)緊力作用，容易對(duì)上述兩點(diǎn)方向造成比較大的應(yīng)力集中。因此，本發(fā)明在上述位置增加應(yīng)力釋放槽，使緊固件預(yù)緊力造成的劈刀在該位置的應(yīng)力得到釋放。
[0021]再次參閱圖3和4所示，本實(shí)施例的凹槽為兩個(gè)，兩個(gè)凹槽的中心線與變幅桿I的軸線111以及緊固件3的軸線分別垂直，水平方向兩槽連線222不僅與緊固件3軸線，還與變幅桿軸線111垂直，而且通過(guò)劈刀4軸線的中心點(diǎn)。
[0022]兩個(gè)凹槽8的軸線不僅與劈刀軸線平行，而且與變幅桿軸線111和緊固件3軸線分別平行。兩個(gè)應(yīng)力釋放凹槽8分別在劈刀4和變幅桿軸線111的兩邊，因?yàn)閮蓚€(gè)應(yīng)力釋放凹槽8和槽孔6將安裝孔7平均分為4個(gè)部分，由緊固件3鎖緊劈刀4時(shí)，劈刀安裝孔7和劈刀4的接觸面積變?yōu)?個(gè)部分。劈刀4應(yīng)力集中部分因?yàn)閼?yīng)力釋放凹槽8存在而得以釋放，降低了由夾持預(yù)緊力差異造成的靈敏度，保護(hù)了劈刀4不被擰碎。
[0023]再次參閱圖2，本實(shí)施例水平放置的變幅桿頭部2有一凸臺(tái)11設(shè)計(jì)，所述凸臺(tái)至少部分突出到安裝孔的延伸方向。當(dāng)從安裝孔的下端插入劈刀4時(shí)，劈刀4的頂部應(yīng)該與凸臺(tái)11的上表面齊平，從而實(shí)現(xiàn)了劈刀位置的設(shè)置。.
[0024]傳統(tǒng)方式中劈刀4安裝到劈刀孔7的高度位置是靠一個(gè)獨(dú)立治具來(lái)保證，增加了操作復(fù)雜度和成本。而本發(fā)明通過(guò)設(shè)置凸臺(tái)來(lái)確定劈刀的位置，如圖4、圖5所示實(shí)施例中，變幅桿頭部2上部設(shè)置有凸臺(tái)11，每個(gè)所述凸臺(tái)11延伸到劈刀安裝孔7上方，被槽孔6分割為兩部分，凸臺(tái)11的高度頂部與劈刀4要求保證位置高度的上表面齊平，這樣使安裝劈刀4更加便利。本發(fā)明所述的凸臺(tái)11數(shù)量及結(jié)構(gòu)并不限于圖4、圖5所描述情況。
[0025]如圖6所示，為本發(fā)明一種實(shí)施例的頭部夾持結(jié)構(gòu)具有四分之一聲波波長(zhǎng)的超聲波換能器的結(jié)構(gòu)示意圖，所述頭部的長(zhǎng)度為聲波在所述變幅桿中傳播波長(zhǎng)的1/5-1/3。優(yōu)選地，為傳播波長(zhǎng)的1/4。
[0026]應(yīng)用上述技術(shù)方案，在安裝孔的孔壁上設(shè)有用于釋放應(yīng)力的凹槽，應(yīng)力釋放槽可以部分釋放應(yīng)力，使緊固件鎖緊后對(duì)劈刀造成容易破裂的問(wèn)題得到有效的改善，從而保證了劈刀安裝的可靠性。
[0027]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種超聲波換能器的夾持機(jī)構(gòu)，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(shè)有一用于調(diào)整安裝孔大小的緊固件，其特征在于: 所述安裝孔的孔壁上設(shè)有至少兩個(gè)相對(duì)設(shè)置用于釋放應(yīng)力的凹槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾持機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述凹槽沿劈刀軸線方向貫通所述安裝孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾持機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述凹槽的開(kāi)口平行于劈刀的軸線延伸方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾持機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述凹槽為偶數(shù)個(gè)，并且對(duì)稱分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾持機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述凹槽為兩個(gè)，兩個(gè)凹槽中心線的連線經(jīng)過(guò)安裝孔的孔心，并與緊固件施力方向平行。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的夾持機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述兩個(gè)凹槽中心線的連線經(jīng)過(guò)劈刀的軸心線。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的夾持機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述頭部設(shè)有若干個(gè)凸臺(tái)，所述凸臺(tái)至少部分突出到安裝孔的延伸方向。
8.—種超聲波換能器,其特征在于,包括如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的夾持機(jī)構(gòu),還包括與所述頭部相連接的變幅桿。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超聲波換能器，其特征在于，所述凹槽為兩個(gè)時(shí)，兩個(gè)凹槽的中心線的連線與變幅桿的軸線相垂直。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超聲波換能器，其特征在于，所述頭部的長(zhǎng)度為聲波在所述變幅桿中傳播波長(zhǎng)的1/5-1/3。
【文檔編號(hào)】B25B11/00GK104289409SQ201310295982
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2013年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月15日
【發(fā)明者】田志, 陳良鋒, 劉娜 申請(qǐng)人:北京中電科電子裝備有限公司