專利名稱：聚焦超聲傳感器的焊料圈式模具的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及超聲傳感器領域，尤其是制造聚焦超聲傳感器焊料圈式模具。
背景技術：
電容式微加工超聲傳感器是一種有著廣泛用途的靜電傳感器。超聲傳感器可以在象液體，固體和氣體等多種介質里工作。超聲傳感器已經應用在醫療診斷和治療，無損傷材 料測試，聲納，通訊，接近傳感器，流量測量，實用工藝控制，超聲顯微鏡等領域里。電容式微加工超聲傳感器的基本結構是一個固定下電極和活動上電極的平行板電容。活動上電極依附在一個可變形的薄膜上用來傳送超聲波到臨近的介質和從臨近的介質中接收(RX)超聲波。直流偏置電壓可以加在傳感器兩電極之間用來設置薄膜到一個優化位置以得到最佳的靈敏度和帶寬。發射(TX)時，一個交流電壓加在傳感器上。相應的靜電力移動薄膜以傳送超聲能量到臨近的介質。接收時，介質中的超聲波引起傳感器薄膜震動從而改變傳感器的電容。電容變化能用相應的接收電路探測到。上述電容式微加工超聲傳感器在很多應用中，需要加一個聲學透鏡在其表面上用以控制波束。大部分情況下，橡膠材料(例如RTV)用來作為傳感器的聲學透鏡。此材料和水或人體組織有很相近的聲學阻抗，但聲波在其中的傳播有很大的衰減，從而降低了傳感器的性能。另一個很常見的辦法是把傳感器的發射表面做成彎曲的形狀來聚焦。由于PZT材料易碎以及傳感器性能和傳感器的幾何形狀有關，在一些傳感器的應用中，很難做到所需要的彎曲形狀。如果把模具制成彎曲面，將超聲傳感器在其上直接彎曲，需要將模具彎曲面精加工，對加工精度要求高，且費時，大大提高了成本。如圖I所示，為現有技術下模件為具有彎曲面的模具結構示意圖，用了一個簡化了的模型來表不一種電容式微機電超聲傳感器，其結構只包含了電容式微機電超聲傳感器的器件層311和基底312。首先把電容式微機電超聲傳感器做成適當的柔韌度，并同時在傳感器襯底上形成一個需要的彎曲面。然后將傳感器附著到這個有設計需要彎曲度的襯底。這種方法需要對襯底精細加工，而每個襯底都是分批加工，對加工精度要求較高且費時，從而成本較高。
實用新型內容本實用新型的目的是為提供一種制作容易，成本較低的帶彎曲聚焦功能的聚焦超聲傳感器焊料圈式模具。實現上述目的的方案是基于電容式微加工超聲傳感器可以在很多不同的基底上形成，而基底的形狀大小對電容式微加工超聲傳感器的性能影響很小，所以電容式微加工超聲傳感器模具可以做到聚焦所需要的形狀。具體的結構如下聚焦超聲傳感器的焊料圈式模具，具有上模件和下模件，上模件具有平板狀基底，在平板狀基底上面中央處制作有超聲傳感器，在平板狀基底下面具有由倒裝芯片焊料球制成的焊料圈，焊料圈的高度決定于聚焦超聲傳感器的彎曲度，下模件為平板狀襯底，與焊料圈相應的位置具有焊接盤及電連接線，上模件和下模件附著在一起，平板狀基底、超聲傳感器、焊料圈和下模件四者的中心在同一中心線上。進一步的，用半導體封裝工藝將上模件附著在下模件上。進一步的，上下模件彎曲后形成的空間用倒裝芯片底部填充膠填充。本實用新型的技術方案，可將超聲傳感器彎曲到所需的彎曲度，可以對超聲傳感器直接施壓進行彎曲，將焊料圈作為超聲傳感器的外圍支撐圈，在超聲傳感器中心部位施壓，也可將模具組件與壓力系統連接，利用焊料圈空間內與超聲傳感器外的壓力差進行彎曲。有以下有益效果模具結構簡單，制作方便，成本低；彎曲度決定于焊料圈的高度，采用了 半導體制作工藝和微電機加工工藝制作，制作精度高，得到的彎曲精度也高；施加的彎曲力均勻，可以保證超聲傳感器完好無損。
圖I現有技術下模件為具有彎曲面的模具結構示意圖；圖2為本實用新型的模具結構圖；圖3為上模件和下模件附著后的位置狀態圖；圖4為超聲傳感器在模具上彎曲后的狀態圖；圖5為彎曲后焊料圈剩余空間內添加填充材料示意圖。圖中各標號的名稱為311-超聲傳感器的器件層；312_基底；321-具有精細加工彎曲面的襯底610-上模件；611-超聲傳感器；612-基底；613-焊料圈；620-下模件；621-襯底；622-焊接盤；623-電連接線；625_填充料。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。如圖2至圖5所示，一種聚焦超聲傳感器的焊料圈式模具，具有上模件和下模件，上模件具有平板狀基底，在平板狀基底上面中央處制作有超聲傳感器，在平板狀基底下面具有由倒裝芯片焊料球制成的焊料圈，焊料圈的高度決定于聚焦超聲傳感器的彎曲度，下模件為平板狀襯底，與焊料圈相應的位置具有焊接盤及電連接線，上模件和下模件附著在一起，平板狀基底、超聲傳感器、焊料圈和下模件四者的中心點在同一中心線上。用半導體封裝工藝將上模件附著在下模件上。上、下模件彎曲后形成的空間用倒裝芯片底部填充膠填充。在上模件610上，包括用半導體制作工藝和微電機加工工藝制作的超聲傳感器611和基底612，基底材料為SOI硅片，在基底下面用半導體封裝工藝將倒裝芯片焊料球制成焊料圈，下模件的襯底621與焊料圈相對位置上面也用半導體封裝工藝制成焊接盤622，以及電的相互連接線623，用半導體封裝工藝將上模件與下模件焊接，焊料圈與焊接盤高度決定于超聲傳感器的彎曲度，起控制作用，還起上、下模件的電連接作用。彎曲后上、下模件之間的剩余空間用高聲損耗材料填充。最后應說明的是以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均 應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種聚焦超聲傳感器的焊料圈式模具，其特征為，具有上模件和下模件，上模件具有平板狀基底，在平板狀基底上面中央處制作有超聲傳感器，在平板狀基底下面具有由倒裝芯片焊料球制成的焊料圈，焊料圈的高度決定于聚焦超聲傳感器的彎曲度，下模件為平板狀襯底，與焊料圈相應的位置具有焊接盤及電連接線，上模件和下模件附著在一起，平板狀基底、超聲傳感器、焊料圈和下模件四者的中心點在同一中心線上。
2.根據權利要求I所述的聚焦超聲傳感器焊料圈式模具，其特征為用半導體封裝エ藝將上模件附著在下模件上。
3.據權利要求I所述的聚焦超聲傳感器焊料圈式模具，其特征為上、下模件彎曲后形成的空間用倒裝芯片底部填充膠填充。
專利摘要本實用新型公開了一種聚焦超聲傳感器的焊料圈式模具，具有上模件和下模件，上模件具有平板狀基底，在平板狀基底上面中央處制作有超聲傳感器，在平板狀基底下面具有由倒裝芯片焊料球制成的焊料圈，焊料圈的高度決定于聚焦超聲傳感器的彎曲度，下模件為平板狀襯底，與焊料圈相應的位置具有焊接盤及電連接線，上模件和下模件附著在一起，平板狀基底、超聲傳感器、焊料圈和下模件四者的中心點在同一中心線上。具有模具結構簡單，操作方便，成本低，彎曲精度高的有益效果。
文檔編號B29C33/00GK202439218SQ20122000141
公開日2012年9月19日 申請日期2012年1月4日 優先權日2012年1月4日
發明者陳力, 高毅品, 黃勇力 申請人:無錫智超醫療器械有限公司