CN102891092B - 可减少接触热应力的超声波邦定变幅杆 - Google Patents

可减少接触热应力的超声波邦定变幅杆 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可减少接触热应力的超声波邦定变幅杆，其水平布置的变幅杆头部上，由槽划分的两个夹持部分相互锁紧时，将竖直安装孔内插入的瓷嘴抱紧固定；该变幅杆头部上水平设置了应力释放孔，其由所述安装孔的位置开始，分别向两侧贯通所述两个夹持部分而开设；所述应力释放孔的轴线分别与所述安装孔和瓷嘴的轴线以及所述变幅杆的轴线垂直，所述应力释放孔的轴线还与锁紧两个夹持部分的连接件的轴线平行。所述应力释放孔的开设，使瓷嘴的两侧与变幅杆头部之间原本连续的接触面断开，因而减小了产生的接触应力随温度变化而产生的变化，从而减小超声波传递能量因温升而产生的变化。

Description

可减少接触热应力的超声波邦定变幅杆
技术领域
本发明是应用于集成电路和半导体封装领域的超声波邦定变幅杆，特别涉及一种可减少接触热应力的超声波邦定变幅杆。
背景技术
目前，在半导体超声波邦定应用领域中，广泛使用的变幅杆头部10如图1所示。如图2所示，水平的变幅杆头部10上竖直开设一安装孔12，一瓷嘴20对应插入该安装孔12中，使该安装孔12的内壁与瓷嘴20的顶部周围相互接触。变幅杆头部10开设有一个槽13，将该变幅杆头部10分成左右两个夹持部分11。当螺丝30横向穿过该变幅杆头部10并锁紧时，使所述两个夹持部分11相向靠拢，并挤向瓷嘴20，从而将瓷嘴20从左右两边紧紧抱住，进行固定。螺丝30横向穿过的位置，与所述安装孔12纵向开设的位置相互之间没有干涉。在工作时，变幅杆头部10带着瓷嘴20沿着变幅杆100的轴向作高频振动，使超声波振动通过瓷嘴20传递到邦定点。因此，瓷嘴20与变幅杆头部10上所述两个夹持部分11之间接触的稳定性，将直接影响到邦定结果的稳定性。
另外，在超声波邦定过程中，变幅杆100的超声振动会使其本身升温。变幅杆100下方处于高温下的邦定表面，也会导致变幅杆头部10的进一步升温。 变幅杆头部10的温度变化，加上瓷嘴20材料与变幅杆头部10材料的热膨胀系数不同，会引起瓷嘴20和变幅杆头部10接触的状态发生变化，产生额外的热应力。 额外的热应力会导致超声波的传递发生变化。最终导致预先设定的邦定参数在整个邦定过程中产生的邦定效果不一致。这种现象更容易显现在高精密集成电路的邦定场合中。
发明内容
本发明的目的是提供一种可减少接触热应力的超声波邦定变幅杆，通过在水平方向开设一个垂直于变幅杆头部上安装孔的应力释放孔，改变瓷嘴与变幅杆头部的接触形式，来减小产生的接触热应力变化，从而减少超声波传递能量因温升而产生的变化。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种可减少接触热应力的超声波邦定变幅杆。
所述水平布置的变幅杆的轴向前端设置有变幅杆头部，所述变幅杆头部上竖直开设了安装孔，使瓷嘴对应插入其中；沿变幅杆的轴向，在所述变幅杆头部上还开设有槽，其竖直贯通所述变幅杆头部并使之分成两个夹持部分；
所述变幅杆头部上与所述安装孔不相干涉的位置，水平设置了贯穿所述两个夹持部分的连接件；该连接件锁紧时，使所述两个夹持部分相向靠拢，并在两侧分别与所述安装孔中的瓷嘴紧密接触，实现对该瓷嘴的固定；
所述变幅杆头部上与所述连接件不相干涉的位置，水平设置了贯通所述两个夹持部分及其中所述安装孔的应力释放孔，所述应力释放孔的轴线，不仅与所述连接件的轴线相平行，而且与所述安装孔和瓷嘴的轴线，以及所述变幅杆的轴线分别垂直。
所述两个夹持部分的竖直方向上，各自包含上端部分、下端部分，及所述上端部分、下端部分之间开设有应力释放孔的中间部分；
所述瓷嘴的顶部至少在其水平横跨变幅杆轴线两侧的最外端表面，仅仅与锁紧的两个夹持部分的上端部分和下端部分接触进行固定，而与所述中间部分没有接触。
所述应力释放孔的宽度方向，与变幅杆的轴向平行，并与所述安装孔内瓷嘴的轴向相垂直。
所述应力释放孔在其宽度方向上水平横跨所述瓷嘴的轴线的两边布置。
所述应力释放孔的横向宽度大于所述瓷嘴直径的1/3，且小于所述安装孔直径的1.3倍。
所述变幅杆头部的顶面上设置有若干限位凸块，每个所述限位凸块至少有一部分延伸至所述安装孔的上方，使由下方插入的瓷嘴，其顶面抵到所述延伸部分的底面时，保证该瓷嘴的顶面与所述变幅杆头部的顶面齐平。
所述变幅杆头部上水平贯穿所述两个夹持部分并将其锁紧的连接件是螺丝。
与现有技术相比，本发明所述可减少接触热应力的超声波邦定变幅杆，其优点在于：本发明通过在水平方向开设一个分别垂直于瓷嘴安装孔及变幅杆轴线的应力释放孔，改变了瓷嘴与变幅杆头部的接触形式，能够减小产生的接触应力随温度变化而产生的变化，从而减小超声波传递能量因温升而产生的变化。
附图说明
图1是现有超声波邦定变幅杆的结构示意图；
图2是现有超声波邦定变幅杆与瓷嘴配合连接的示意图；
图3是本发明所述可减少接触热应力的超声波邦定变幅杆与瓷嘴配合连接的示意图；
图4是本发明所述可减少接触热应力的超声波邦定变幅杆与瓷嘴配合连接的侧视图。
具体实施方式
以下结合附图说明本发明的具体实施方式，下文中将变幅杆轴向上设置变幅杆头部的一端称为前端，与之相对的称为后端；对其他部件的位置描述与之相同。
配合参见图3、图4所示，本发明所述变幅杆头部10的主体结构与现有的基本一致：一瓷嘴20对应插入所述变幅杆头部10的前端竖直开设的安装孔12，使该安装孔12的内壁与瓷嘴20的顶部周围相互接触。沿变幅杆100的轴向，在该变幅杆头部10开设了槽13，其竖直贯通该变幅杆头部10并使之分成两个夹持部分11。所述变幅杆头部10的后端水平设置了一个螺丝30，其在与竖直布置的安装孔12不相干涉的位置，水平贯穿所述两个夹持部分11并锁紧，使所述两个夹持部分11相向靠拢并挤向瓷嘴20，从而将瓷嘴20从两边紧紧抱住，进行固定。
可以选择在所述变幅杆头部10的顶面上设置若干限位凸块111，使每个所述限位凸块111至少有一部分延伸至所述安装孔12的上方。在瓷嘴20由下方插入所述安装孔12的过程中，当瓷嘴20的顶面抵到所述延伸部分的底面时，即能够保证该瓷嘴20的顶面与所述变幅杆头部10的顶面齐平，因此，方便了瓷嘴20的安装。如图3、图4所示的实施例中设置了两个限位凸块111，其分别在所述两个夹持部分11上，紧靠所述槽13的两边，并且所述两个限位凸块111的延伸部分仅仅覆盖了该安装孔12后端的一小部分。本发明所述限位凸块111的数量、结构及设置位置，并不限于图3、图4中所描述的情况。
本发明所述变幅杆100的应力释放结构，是在上述变幅杆头部10前端开设的一个应力释放孔14。水平贯穿所述两个夹持部分11的所述应力释放孔14，与所述安装孔12垂直布置，并与位于变幅杆头部10后端的螺丝30不相干涉。所述应力释放孔14的轴线，不仅与所述螺丝30的轴线相平行；而且，所述应力释放孔14的轴线，与所述安装孔12和瓷嘴20的轴线，以及所述变幅杆100的轴线分别垂直。
参见图4沿侧向投影所示，所述两个夹持部分11上原本与其中环抱的瓷嘴20的连续接触面被该应力释放孔14断开。沿变幅杆100的轴线方向来看，所述应力释放孔14横跨所述瓷嘴20的轴线121的两边布置。该应力释放孔14的横向宽度L大于所述瓷嘴20直径的1/3，但小于所述安装孔12直径的1.3倍，从而使所述瓷嘴20的顶部至少在其水平横跨变幅杆100轴线两侧的最外端表面，仅仅由该两个夹持部分11的上端部分15和下端部分16夹紧进行固定，而与开设应力释放孔14的中间部分没有接触。
由于所述应力释放孔14的开设，变幅杆100带动瓷嘴20进行高频振动的时候，超声波传递的稳定性增加；虽然，同时会改变振动幅度，但可以根据具体的应用情况，通过改变所述变幅杆100的其他部件使设计振动幅度保持不变。
综上所述，本发明可减少接触热应力的超声波邦定变幅杆100，通过在水平方向开设一个分别垂直于瓷嘴20安装孔12及变幅杆100轴线的应力释放孔14，改变了瓷嘴20与变幅杆头部10的接触形式，能够减小产生的接触应力随温度变化而产生的变化，从而减小超声波传递能量因温升而产生的变化。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (1)

1.一种可减少接触热应力的超声波邦定变幅杆，其特征在于，
水平布置的变幅杆（100）的轴向前端设置有变幅杆头部（10），所述变幅杆头部（10）上竖直开设了安装孔（12），使瓷嘴（20）对应插入其中；沿变幅杆（100）的轴向，在所述变幅杆头部（10）上还开设有槽（13），其竖直贯通所述变幅杆头部（10）并使之分成两个夹持部分（11）；
所述变幅杆头部（10）上与所述安装孔（12）不相干涉的位置，水平设置了贯穿所述两个夹持部分（11）的连接件；该连接件锁紧时，使所述两个夹持部分（11）相向靠拢，并在两侧分别与所述安装孔（12）中的瓷嘴（20）紧密接触，实现对该瓷嘴（20）的固定；
所述变幅杆头部（10）上与所述连接件不相干涉的位置，水平设置了贯通所述两个夹持部分（11）及其中所述安装孔（12）的应力释放孔（14），所述应力释放孔（14）的轴线，不仅与所述连接件的轴线相平行，而且与所述安装孔（12）和瓷嘴（20）的轴线，以及所述变幅杆（100）的轴线分别垂直；
所述应力释放孔（14）的宽度方向，与变幅杆（100）的轴向平行，并与所述安装孔（12）内瓷嘴（20）的轴向相垂直；
所述应力释放孔（14）在其宽度方向上水平横跨所述瓷嘴（20）的轴线（121）的两边布置。
2. 如权利要求1所述可减少接触热应力的超声波邦定变幅杆，其特征在于，
所述两个夹持部分（11）的竖直方向上，各自包含上端部分（15）、下端部分（16），及所述上端部分（15）、下端部分（16）之间开设有应力释放孔（14）的中间部分；
所述瓷嘴（20）的顶部至少在其水平横跨变幅杆（100）轴线两侧的最外端表面，仅仅与锁紧的两个夹持部分（11）的上端部分（15）和下端部分（16）接触进行固定，而与所述中间部分没有接触。
3. 如权利要求1所述可减少接触热应力的超声波邦定变幅杆，其特征在于，
所述应力释放孔（14）的横向宽度（L）大于所述瓷嘴（20）直径的1/3，且小于所述安装孔（12）直径的1.3倍。
4. 如权利要求1所述可减少接触热应力的超声波邦定变幅杆，其特征在于，
所述变幅杆头部（10）的顶面上设置有若干限位凸块（111），每个所述限位凸块（111）至少有一部分延伸至所述安装孔（12）的上方，使由下方插入的瓷嘴（20），其顶面抵到所述延伸部分的底面时，保证该瓷嘴（20）的顶面与所述变幅杆头部（10）的顶面齐平。
5. 如权利要求1所述可减少接触热应力的超声波邦定变幅杆，其特征在于，
所述变幅杆头部（10）上水平贯穿所述两个夹持部分（11）并将其锁紧的连接件是螺丝（30）。
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