[实用新型]聚焦超声传感器的焊料圈式模具

说明书

技术领域

本实用新型涉及超声传感器领域，尤其是制造聚焦超声传感器焊料圈式模具。 

背景技术

电容式微加工超声传感器是一种有着广泛用途的静电传感器。超声传感器可以在象液体，固体和气体等多种介质里工作。超声传感器已经应用在医疗诊断和治疗，无损伤材料测试，声纳，通讯，接近传感器，流量测量，实用工艺控制，超声显微镜等领域里。 

电容式微加工超声传感器的基本结构是一个固定下电极和活动上电极的平行板电容。活动上电极依附在一个可变形的薄膜上用来传送超声波到临近的介质和从临近的介质中接收（RX）超声波。直流偏置电压可以加在传感器两电极之间用来设置薄膜到一个优化位置以得到最佳的灵敏度和带宽。发射（TX）时，一个交流电压加在传感器上。相应的静电力移动薄膜以传送超声能量到临近的介质。接收时，介质中的超声波引起传感器薄膜震动从而改变传感器的电容。电容变化能用相应的接收电路探测到。 

上述电容式微加工超声传感器在很多应用中，需要加一个声学透镜在其表面上用以控制波束。大部分情况下，橡胶材料（例如RTV）用来作为传感器的声学透镜。此材料和水或人体组织有很相近的声学阻抗，但声波在其中的传播有很大的衰减，从而降低了传感器的性能。另一个很常见的办法是把传感器的发射表面做成弯曲的形状来聚焦。由于PZT材料易碎以及传感器性能和传感器的几何形状有关，在一些传感器的应用中，很难做到所需要的弯曲形状。如果把模具制成弯曲面，将超声传感器在其上直接弯曲，需要将模具弯曲面精加工，对加工精度要求高，且费时，大大提高了成本。 

如图1所示，为现有技术下模件为具有弯曲面的模具结构示意图，用了一个简化了的模型来表示一种电容式微机电超声传感器，其结构只包含了电容式微机电超声传感器的器件层311和基底312。首先把电容式微机电超声传感器做成适当的柔韧度，并同时在传感器衬底上形成一个需要的弯曲面。然后将传感器附着到这个有设计需要弯曲度的衬底。这种方法需要对衬底精细加工，而每个衬底都是分批加工，对加工精度要求较高且费时，从而成本较高。 

实用新型内容

本实用新型的目的是为提供一种制作容易，成本较低的带弯曲聚焦功能的聚焦超声传感器焊料圈式模具。 

实现上述目的的方案是基于电容式微加工超声传感器可以在很多不同的基底上形成，而基底的形状大小对电容式微加工超声传感器的性能影响很小，所以电容式微加工超声传感器模具可以做到聚焦所需要的形状。具体的结构如下： 

聚焦超声传感器的焊料圈式模具，具有上模件和下模件，上模件具有平板状基底，在平板状基底上面中央处制作有超声传感器，在平板状基底下面具有由倒装芯片焊料球制成的焊料圈，焊料圈的高度决定于聚焦超声传感器的弯曲度，下模件为平板状衬底，与焊料圈相应的位置具有焊接盘及电连接线，上模件和下模件附着在一起，平板状基底、超声传感器、焊料圈和下模件四者的中心在同一中心线上。

进一步的， 用半导体封装工艺将上模件附着在下模件上。 

进一步的，上下模件弯曲后形成的空间用倒装芯片底部填充胶填充。 

本实用新型的技术方案，可将超声传感器弯曲到所需的弯曲度，可以对超声传感器直接施压进行弯曲，将焊料圈作为超声传感器的外围支撑圈，在超声传感器中心部位施压，也可将模具组件与压力系统连接，利用焊料圈空间内与超声传感器外的压力差进行弯曲。 

有以下有益效果： 

模具结构简单，制作方便，成本低；弯曲度决定于焊料圈的高度，采用了半导体制作工艺和微电机加工工艺制作，制作精度高，得到的弯曲精度也高；施加的弯曲力均匀，可以保证超声传感器完好无损。

附图说明

图1现有技术下模件为具有弯曲面的模具结构示意图； 

图2为本实用新型的模具结构图；

图3为上模件和下模件附着后的位置状态图；

图4为超声传感器在模具上弯曲后的状态图；

图5为弯曲后焊料圈剩余空间内添加填充材料示意图。

图中各标号的名称为： 

311-超声传感器的器件层；312-基底；321-具有精细加工弯曲面的衬底        610-上模件；611-超声传感器；612-基底；613-焊料圈； 620-下模件； 621-衬底； 622-焊接盘 ；623-电连接线；625-填充料。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。