CN105312216B - 一种轻型高刚度超声波换能器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及超声波换能器的技术领域，尤其涉及一种在焊线机上用于超声焊接的超声波换能器。该换能器只有两个振动节点，一个节点位于头部和压电晶体之间，另外一个节点在压电晶体处，两个节点位置的两侧分别有筋伸出并同安装法兰连接。由于该换能器只有两个振动节点，换能器可以做得短而轻；同时，由于支撑该换能器的筋在沿换能器轴线方向上的两个不同位置引出，换能器的弯曲刚度更容易得到保证；同时，因为筋是从换能器的振动节点位置引出，而振动节点位置是换能器振动幅度最小的位置，使换能器安装上机器后受安装部位的干扰降到最小。

Description

一种轻型高刚度超声波换能器
技术领域
本发明涉及超声波换能器的技术领域，尤其涉及一种在焊线机上用于超声焊接的超声波换能器。
背景技术
焊线机广泛应用于半导体封装行业。 换能器作为焊线机上的关键部件之一，对焊线机的性能有重要影响。 随着半导体封装行业的发展，对焊线机的运行速度提出越来越高的要求。焊线机的运行速度已经可以到达每秒焊接20线。此外，不同种类的片子越来越多，要求焊线机能够适用于多种不同片子的焊接需求，包括比较难于焊接的QFN。
在焊线机运行过程中，装在焊线机上的换能器在马达带动下高速上下运动，其本身通过接受电驱动产生超声振动将电能转换成超声振动能量传递到瓷嘴，使得瓷嘴沿着换能器轴线方向以超声频率来回振动。
随着高速全自动焊线机运行速度的越来越快，换能器本身的重量开始成为一个瓶颈。需要有轻型的换能器。
另外，换能器在工作时，其夹持的瓷嘴同焊点接触并在垂直方向上受到向上的反作用力，换能器头部因此产生一定程度的向上弯曲，弯曲程度越大对超声振动的干扰越大，对超声焊接质量越不利。因此在设计轻型换能器的同时，必须兼顾到不降底换能器的弯曲刚度。
再者，提供换能器被机械固定于机器上，在工作时，其超声振动不可避免地受到安装部位的影响。可以通过降低安装接触面积来减小来自安装部位的影响，但简单的降低安装接触面积会造成换能器的弯曲刚度的降低。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是：通过综合考虑各种影响因素，设计出一种换能器，既使得其质量足够轻盈，又有足够弯曲刚度，同时安装在机器上在工作时受到安装部位的不利影响小。
本发明的另一实施例，其特征在于：瓷嘴可通过锁紧瓷嘴螺丝或其他方式被夹持在换能器一端; 沿换能器轴线方向上只有两个振动节点位置；在瓷嘴和压电晶体之间的部位有一节点位置; 压电晶体处于另一节点位置；两个节点位置的两侧分别有前筋和后筋伸出；前筋和后筋连接在一起，并连有安装法兰。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是换能器的俯视图上叠加振形示意图；
图2是本发明的一个实施例示意图；
其中: 1、压电晶体，2、瓷嘴，3、瓷嘴螺丝，4、振形，5、节点位置， 6、节点位置，7、前筋，8、后筋， 9、法兰。
具体实施方式
本发明的换能器的瓷嘴2可通过锁紧瓷嘴螺丝3或其他方式夹持在换能器的一端。
换能器在工作时，有一定的振形，并且有振动节点。在振动节点位置，换能器的振动幅度最小。图1所示为换能器的俯视图上叠加振形4。该换能器只有两个振动节点， 因而换能器可以做得短而轻。 在压电晶体1和瓷嘴2之间有一个节点位置5。 另一振动节点6处于压电晶体位置1。节点位置5和节点位置6之间在换能器轴向有一定的间距。这样从这两个节点位置上引出支架并形成安装结构可以使得换能器被安装固定于机器上后，其弯曲刚度更加容容易得到保证，同时换能器受到安装连接处的干扰降到最小。
图2 为本发明的一个实施例示意图。瓷嘴2通过锁紧瓷嘴螺丝3被夹持在换能器一端; 换能器沿轴线方向只有两个振动节点；在压电晶体1和瓷嘴2之间的振动节点位置两侧有前筋7伸出；在压电晶体所处的另一节点位置的两侧上有后筋8伸出；前筋7和后筋同安装法兰相连。
本发明的内容通过实例做了介绍，但图形显示的具体形状不应当被认为是对本发明的限制。本发明由权利要求来限定。

Claims (1)

1.一种超声波换能器，其特征在于：瓷嘴（2）可通过锁紧瓷嘴螺丝（3）或其他方式被夹持在换能器一端; 沿换能器轴线方向上只有两个振动节点位置；在瓷嘴（2）和压电晶体之间的部位有一节点位置（5）; 压电晶体（1）处于另一节点位置（6）；两个节点位置的两侧分别有前筋（7）和后筋（8）伸出；前筋（7）和后筋（8）连接在一起，并连有安装法兰（9）。
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