[发明专利]聚合物电解质与金属的超声辅助阳极键合装置及其方法

权利要求书

1.一种聚合物电解质与金属的超声辅助阳极键合装置，其用于对器件进行键合，其特征在于，其包括：

封装结构，其包括金属中间层(13)和两个柔性聚合物电解层(14)；金属中间层(13)布置在所述器件的封装位置上，且两端均为开口端；两个柔性聚合物电解层(14)分别盖在金属中间层(13)的两端上，并与金属中间层(13)围成一个封装腔(16)，所述器件布置在封装腔(16)中；

超声波振动连接系统，其包括固定架(10)、超声变幅杆(8)、超声波焊头(12)、定位块(15)、加压螺栓(7)、电隔离换能器(11)以及超声波电源(2)；超声变幅杆(8)的侧壁固定在固定架(10)上；超声波焊头(12)的一端连接在超声变幅杆(8)的一端上，其中一个柔性聚合物电解层(14)定位在超声波焊头(12)的另一端上；加压螺栓(7)螺接在固定架(10)上，并在转动时抵压在其中另一个柔性聚合物电解层(14)上，使金属中间层(13)和两个柔性聚合物电解层(14)贴合；定位块(15)安装在超声波焊头(12)的另一端上，并用于定位金属中间层(13)；电隔离换能器(11)安装在固定架(10)上，且一端与超声变幅杆(8)的另一端相连；超声波电源(2)电性连接电隔离换能器(11)的另一端，并用于通过电隔离换能器(11)、超声变幅杆(8)驱使超声波焊头(12)传输超声波至柔性聚合物电解层(14) 上，以使金属中间层(13)和柔性聚合物电解层(14)达到超声连接；

阳极键合系统，其包括直流电源(1)；直流电源(1)的正极与金属中间层(13)电性连接，负极与两个柔性聚合物电解层(14)电性连接；直流电源(1)用于向所述封装结构施加一个预设电压，使金属中间层(13)和柔性聚合物电解层(14)实现键合；以及

控制系统，其包括控制器(4)；控制器(4)用于在加压螺栓(7)位移一个预设距离以对所述封装结构施加一个预设压力后，先启动超声波电源(2)以输出电能至电隔离换能器(11)，再通过电隔离换能器(11)将所述电能转换为超声波，然后通过超声变幅杆(8)将超声能量集中在超声波焊头(12)上，使超声波焊头(12)传输超声波至柔性聚合物电解层(14)上，以活化柔性聚合物电解层(14)与金属中间层(13)的预连接表面并达到超声连接，最后关闭超声波电源(2)并启动直流电源(1)以输出所述预设电压作用于所述封装结构，使金属中间层(13)和柔性聚合物电解层(14)实现阳极键合。

2.如权利要求1所述的聚合物电解质与金属的超声辅助阳极键合装置，其特征在于，所述控制系统还包括开关一(5)和开关二(6)；开关一(5)用于打开或关闭超声波电源(2)，开关二(6)用于打开或关闭直流电源(1)；其中，控制器(4)通过开关一(5)启动或关闭超声波电源(2)，并通过开关二(6)启动或关闭直流电源(1)。

3.如权利要求1所述的聚合物电解质与金属的超声辅助阳极键合装置，其特征在于，超声波焊头(12)的另一端上开设定位槽，柔性聚合物电解层(14)固定在所述定位槽中。

4.如权利要求1所述的聚合物电解质与金属的超声辅助阳极键合装置，其特征在于，定位块(15)固定在超声波焊头(12)另一端的端面上，并将金属中间层(13)包住，以限制金属中间层(13)沿着加压螺栓(7)的径向移动。

5.如权利要求1所述的聚合物电解质与金属的超声辅助阳极键合装置，其特征在于，超声变幅杆(8)为由钛合金制成的阶梯型变幅杆；加压螺栓(7)为由合金钢制成的螺栓，且可调位移范围为0～100mm；超声波焊头(12)为呈圆柱形的钛合金焊头，且长度为45mm，直径为5～20mm。

6.如权利要求1所述的聚合物电解质与金属的超声辅助阳极键合装置，其特征在于，加压螺栓(7)、超声变幅杆(8)以及超声波焊头(12)均同轴设置，且中心轴与金属中间层(13)和柔性聚合物电解层(14)的接触面垂直。