超声换能器，包括超声换能器的引线键合机，及相关方法技术

提供了一种超声换能器。该超声换能器系统包括换能器本体，其中，换能器本体的表面的至少部分包括被加工区域。该被加工区域具有位于换能器本体的表面的被改变状态部。换能器本体的表面的被改变状态部。换能器本体的表面的被改变状态部。

【技术实现步骤摘要】
超声换能器，包括超声换能器的引线键合机，及相关方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请享有在2021年4月27日提交的美国临时专利申请No.63/180,480的权益，其内容以引用方式并入本文。


[0003]本专利技术涉及一种超声换能器，尤其涉及一种改进的超声换能器，同时也涉及包括超声换能器的引线键合机及相关方法。

技术介绍

[0004]超声换能器有诸多应用。例如，这种超声换能器被广泛应用在半导体封装设备上，诸如自动引线键合机(例如，球焊键合机、楔焊键合机、条带键合机等)和先进封装机(例如，倒装芯片键合机，诸如热压键合机等)。
[0005]关于引线键合机，利用超声换能器，超声键合能典型地用于形成键合丝。引线键合工具被附接到换能器。换能器一般包括驱动器，诸如堆叠式压电元件(例如，压电晶体、压电陶瓷等)。电能被施加到驱动器，以及电能转化为机械能，从而带动引线键合工具的末端以擦动方式形成键合。
[0006]美国专利号：5,595,328(标题为“SELF ISOLATING ULTRASONIC TRANSDUCER”)；5,699,953(标题为“MULTI RESONANCE UNIBODY ULTRASONIC TRANSDUCER”)；5,884,834(标题为“MULTI
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FREQUENCY ULTRASONIC WIRE BONDER AND METHOD”)；7,137,543(标题为“INTEGRATED FLEXURE MOUNT SCHEME FOR DYNAMIC ISOLATION OF ULTRASONIC TRANSDUCERS”)；8,251,275(标题为“ULTRASONIC TRANSDUCERS FOR WIRE BONDING AND METHODS OF FORMING WIRE BONDS USING ULTRASONIC TRANSDUCERS”)；9,136,240(标题为“SYSTEMS AND METHODS FOR BONDING SEMICONDUCTOR ELEMENTS”)；以及10,381,321(标题为“ULTRASONIC TRANSDUCER SYSTEMS INCLUDING TUNED RESONATORS,EQUIPMENT INCLUDING SUCH SYSTEMS,AND METHODS OF PROVIDING THE SAME”)与超声换能器有关并全文以引用方式并入本文。
[0007]传统超声换能器，包括应用在引线键合技术上的那些，面临着许多不足。因此提供改进的超声换能器、引线键合机及其相关方法是被期望的。

技术实现思路

[0008]根据本专利技术的示例性实施方式，提供了一种超声换能器。该超声换能器包括换能器本体，其中，换能器本体的表面的至少部分包括被加工区域。该被加工区域具有位于换能器本体的表面的被改变状态部。
[0009]根据本专利技术的另一示例性实施方式，提供了一种引线键合机。该引线键合机包括键合头组件和由组件携带的超声换能器。超声换能器包括换能器本体，其中，换能器本体的表面的至少部分包括被加工区域。该被加工区域具有位于换能器本体的表面的被改变状态
部。
[0010]根据本专利技术又一示例性实施方式，提供了一种提供超声换能器的方法。该方法包括以下步骤：(a)提供换能器本体；以及(b)加工换能器本体表面的至少部分，以产生被加工区域，所述被加工区域具有位于换能器本体的表面上的被改变状态部。
附图说明
[0011]结合附图阅读如下详细描述可以最大程度理解本专利技术。需要强调的是，根据惯例，图的各种特征并非按比例绘制。相反，为清楚起见，各种特征的尺寸被任意放大或缩小。图示包括以下各图：
[0012]图1A为根据本专利技术的示例性实施方式的引线键合机侧视截面框图；
[0013]图1B为根据本专利技术的示例性实施方式的超声换能器透视图；
[0014]图1C为图1B中所示超声换能器的局部的透视图；
[0015]图2A
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图2B，图3A
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图3B以及图4A
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图4B为根据本专利技术的各种示例性实施方式的各种超声换能器的顶视框图以及相应局部截面侧视图；
[0016]图5A
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图5C为展示根据本专利技术的各种示例性实施方式提供超声换能器系统不同方法的流程图。
具体实施方式
[0017]根据本专利技术的各种示例性实施方式，超声换能器(例如，钛合金换能器)的区域被加工(例如，涂覆)，以减少来自(i)超声换能器的集成工具夹和(ii)作业工具(例如，引线键合机)之间的静态和/或动态相对滑动磨损。
[0018]例如，为减少超声换能器的集成工具夹和作业工具(例如，可替换式引线键合工具)之间的磨损，对超声换能器表面的至少部分进行加工(例如，涂覆)，以减少摩擦(例如，减少毛边)和/或增加表面硬度，以及起到延长超声换能器使用寿命的目的。
[0019]例如，超声换能器表面的涂层可以是位于(i)超声换能器本体和(ii)作业工具之间、薄且耐久的过渡层(例如，厚度在1μm和5μm之间)。超声换能器本体可由相对软的材料(例如，钛)形成，其更容易产生毛边，其中这种材料的硬度可在HRC 36的数量级上。作业工具，例如可以是由相对硬的材料(例如，氧化铝、氧化锆增韧氧化铝等)形成，其硬度可在HRC90的数量级上。
[0020]在本专利技术的示例性实施方式中，其中涂层被施加到超声换能器表面以充当毛边抑制器，主要通过减少摩擦来减少磨损。在本专利技术的各种示例性实施方式中，其中涂层被施加到超声换能器表面以充当表面硬度增强器，减少磨损可以通过以下获得：涂层和工具之间的相对硬度比(例如，涂层越硬造成的磨损越少)。
[0021]在施加的涂层硬度超过作业工具硬度(例如，涂层硬度大于氧化铝的硬度HRC 90)的实施例中，廉价的可替换式作业工具(例如，引线键合工具)可倾向为磨损部件，而不是昂贵的超声换能器(例如，钛合金超声换能器)，因此极大地提高换能器的性能和使用寿命。
[0022]可施加到超声换能器的换能器本体的表面的至少部分的示例性涂层包括以下中的至少一种：氮化钛(TiN)、类金刚石碳(DLC)、亮铬、二硫化钨、氮化铝钛以及复合金刚石涂层(CDC)。这种被施加的涂层的示例性厚度可为1μm和5μm之间、1μm和10μm之间等等。具体涂
层的选择可至少部分地基于，例如，其和换能器本体材料的附着程度。
[0023]根据本专利技术，换能器本体的被加工区域(例如，换能器本体表面的涂层区域)在被加工可被更改。例如，在涂层施加到换能器本体的应用中，涂层可被机械加工(machined)或其他期望的改变以起到特定作用(例如，为了保持期望公差(tolerance)等)。
[0024]根据本专利技术的各种示例性实施方式，超声换能器被提供为其包括换能器本体。换能器本体的表面的至少部分包括被加工区本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.超声换能器，包括：换能器本体，换能器本体的表面的至少部分包括被加工区域，该被加工区域具有位于换能器本体的表面处的被改变状态部。2.根据权利要求1所述的超声换能器，其中，换能器本体限定被配置为接收引线键合工具的孔，被加工区域包括限定所述孔的换能器本体的区域。3.根据权利要求2所述的超声换能器，其中，换能器本体限定第二孔，所述第二孔配置为接收固定件，所述固定件用于在与引线键合工具接合期间紧固所述孔，被加工区域包括限定第二孔的换能器本体的区域。4.根据权利要求2所述的超声换能器，其中，被改变状态部配置为减少位于限定所述孔的换能器本体的区域处的磨损。5.根据权利要求2所述的超声换能器，其中，被改变状态部配置为减少位于限定所述孔的换能器本体的区域处的毛边。6.根据权利要求1所述的超声换能器，其中，被加工区域包括换能器本体的外表面。7.根据权利要求1所述的超声换能器，其中，被改变状态部包括施加在被加工区域处的涂层。8.根据权利要求7所述的超声换能器，其中，涂层具有1μm和10μm之间的厚度。9.根据权利要求7所述的超声换能器，其中，涂层包括以下中的至少一种：氮化钛、类金刚石碳、亮铬、二硫化钨、氮化铝钛以及复合金刚石涂层。10.根据权利要求1所述的超声换能器，其中，被改变状态部包括被加工区域处的钝化状态部。11.根据权利要求10所述的超声换能器，其中，钝化状态部包括阳极化状态部。12.根据权利要求1所述的超声换能器，其中，被加工区域的硬度大于90HRC。13.根据权利要求1所述的超声换能器，其中，被加工区域的摩擦系数小于0.2。14.根据权利要求1所述的超声换能器，其中，换能器本体限定被配置为接收引线键合工具的孔，被加工区域包括限定所述孔的换能器本体的区域，被改变状态部包括施加到被加工区域的涂层，涂层的厚度为1μm和5μm之间。15.根据权利要求14所述的超声换能器，其中，涂层包括以下中的至少一种：氮化钛、类金刚石碳、亮铬、二硫化钨、氮化铝钛以及复合金刚石涂层。16.引线键合机，包括：键合头组件；以及由键合头组件携带的超声换能器，所述超声换能器包括：换能器本体，换能器本体的表面的至少部分包括被加工区域，所述被加工区域具有位于换能器本体的表面处的被改变状态部。17.根据权利要求16所述的超声换能器，其中，换能器本体限定被配置...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：库利克和索夫工业公司，
类型：发明
国别省市：