生瓷带打孔机运动平台的设计

LTCC是现代微电子封装中的的重要组成部分,因其性能优良而广泛用于高速、高频系统中,生瓷带打孔机是LTCC多层基板制备中的关键设备.高速精密的运动控制技术和精密机械加工技术是生瓷带打孔机的关键技术.本文主要介绍了生瓷带打孔机中X、Y运动平台的设计理念、计算方法、分析和部分仿真结果.对于其它设备的研制,具有一定的借鉴引用价值.     

生瓷带打孔机控制系统的开发

生瓷带打孔机是LTCC多层基板制造必不可少的关键工艺装备.分析了生瓷带打孔机的功能,通过详细计算,提出了硬件控制系统的实施方案,采用了双电机同步控制结构、PID参数调试方法,绘制了控制框图和软件流程图.     

一种新型超声-磨削复合加工主轴的研制

提出一种新型的超声-磨削复合加工主轴,该主轴的电刷置于超声振动系统的后端,可降低电刷磨损和发热现象,有利于提高主轴转速.振动系统的工具头与变幅杆间采用直螺纹与锥度复合定位的方式,其可获得较高旋转精度的紧凑主轴结构,并可保证超声振动传递至工具头而振动不会回传至主轴轴承.对超声振子进行了模态分析,求出振子的最佳振型,最后进行了超声振子的振动测试,理论计算值和实测值吻合度良好.     

芯片键合换能系统中接触界面的影响分析

接触界面对超声能量传递与振动特性的影响是各类压电换能器的共性问题。在超声芯片封装领域,各子部分之间的接触界面是影响系统超声能量传递的强非线性因素,直接影响芯片与基板的键合质量。该文通过有限元法与激光多谱勒测振仪等技术,获得系统中接触界面对超声能量传递与振动特性的影响规律,发现不合理的接触界面会引发系统多模态与频率混叠效应、超声能量输出不稳定、系统迟滞响应等,导致键合强度下降、芯片与基板倾斜、键合效率下降等封装缺陷。研究结果对理解超声键合与系统设计具有指导意义。     

超声波辅助飞秒激光加工光纤材料的工艺探索

为了研究超声振动对飞秒激光微加工的影响,设计超声辅助装置,进行石英光纤材料的微结构加工试验。探讨不同功率的超声振动对材料加工表面质量及孔深的影响,明确超声辅助飞秒激光加工的作用机理。引入超声振动后,光纤侧面烧蚀的矩形槽壁面更为平整,残留碎屑明显减少,槽或孔的深度有所增加;在超声功率为30 W时,孔的锥度由7.34°减小到4.17°。结果表明,超声振动能有效改善材料加工表面质量,增加加工孔的深度,提高飞秒激光的加工效率,证明超声振动对飞秒激光加工具有明显的改善作用。     

电动冲孔单元在生瓷带打孔机中的应用

生瓷带打孔机是LTCC多层基板制造必不可少的关键工艺装备。针对生瓷带打孔机效率低的问题,对关键部件冲孔单元进行了理论分析,设计了全新结构的CK30冲孔单元。采用电磁铁替代气缸作为驱动部件,冲孔速度由原来的600孔/min提高到1200孔/min,通过客户现场使用验证,设备可靠性提高,并且大大提高了打孔效率。     

超声振动铣削淬硬模具钢表面粗糙度理论模型分析

<正>为了提升铣削淬硬模具钢已加工表面的表面质量，采用在工件上施加超声振动的方法进行超声振动铣削，由于超声振动的存在，刀具对工件进行间断切削，会对已加工表面的质量产生影响，本文主要研究超声辅助铣削淬硬模具钢的已加工表面形成机理和变化规律，分析各种加工要素对表面粗糙度的影响，由此综合实现了对表面粗糙度在理论上建模，经验证，当加工参数及刀具参数保持一致时，采用超声振动铣削能够有效降低被加工工件表面粗糙度值。     

生瓷带打孔机打孔路径的优化设计

生瓷带打孔机是LTCC多层基板制备中的关键设备,是一台高速高精度的设备,因此速度的要求比较高,可接收的图形文件格式为DXF.主要介绍将DXF格式文件中的信息提取出来,并进行路径的优化,最终转化成设备程序可识别的dkj格式文件.     

机器视觉及其在激光加工设备上的应用

阐述了数字图像及机器视觉技术的基本原理,分析工业视觉应用系统的主要构成及各部分的具体功能和作用.通过介绍机器视觉应用的现状,对目前使用机器视觉的各种激光加工设备进行了归类与整理,并指出了机器视觉在激光精细加工领域的发展方向与趋势.     

钕玻璃激光自动打孔机

上海光明打火机厂和上海市激光技术试验站三结合研制成功了用于生产加工金属铜零件的钕玻璃激光自动打孔机,并正式投入生产.这种打孔机的研制成功,充分说明了在党的领导下,坚持开门办科研的正确方向,深受广大工人师傅的欢迎.     

多向复合超声换能器有限元分析与试验

超声换能器是微电子封装技术的核心执行元件,为解决传统一维纵振超声换能器键合效率低、键合面不均匀及键合点不牢靠等问题,采用ANSYS仿真软件建立换能器有限元模型进行模态分析及谐响应分析,设计了一种可同时实现轴向纵振、水平弯振及竖直俯仰振动的40 kHz多向复合夹心压电式超声换能器。其中,压电部分由整圆环和可单独激励的1/4圆环陶瓷片组成。利用阻抗分析仪实物测试,得到换能器纵振、弯振及俯仰振动的阻抗 频率特性曲线。结果表明,测试值与仿真值基本一致,且结构性能参数均符合键合要求,验证了该结构的合理性。     

压电超声辅助研磨抛光技术研究进展

研磨抛光是机械加工领域中精密光整加工的重要手段。在传统研磨抛光中,特别是对硬脆性材料进行研磨抛光时,存在高硬度、低断裂韧性和化学性质稳定等特点,对其进行研磨抛光时很难获得理想的加工效率和优越的表面质量等问题。压电超声辅助研磨抛光属于振动研磨技术的一种,它将超声振动磨削技术应用于研磨加工,其高频振动能有效减小研磨力,提高加工效率,可充分发挥硬研磨工艺特点。该文结合压电超声辅助研磨抛光特性和研究方法现状,对国内外超声辅助研磨抛光硬脆材料的发展动态进行了综述与展望。     

基于ANSYS的压电陶瓷晶片PZT仿真分析

电力支柱瓷绝缘子超声波检测对预防和检测绝缘子裂纹和断裂起到重要作用,换能器是超声波检测的基础元件,而换能器的核心部件是压电陶瓷晶片,其性能直接影响到检测结果。该文研究针对有限元法和传统解析法在压电陶瓷晶片特性分析中的不足,采用ANSYS有限元分析软件对压电陶瓷锆钛酸铝(PZT)晶片进行特性分析,基于ANSYS的电-结构耦合场模型,对超声波换能器的矩形压电晶片进行静态、模态、谐响应和瞬态分析。通过模态分析和谐响应分析可得到晶片的一阶纵向振动和二阶弯曲振动的固有频率、振型及频率位移响应及影响因素等信息,研究结果对提高超声辐射功率及超声换能器的性能有一定的理论指导和工程应用价值。     

基于加权欧氏距离的陶瓷器超声波辨识方法

为克服陶瓷器鉴定传统方法的局限性,提出一种基于加权欧氏距离的陶瓷器超声波辨识方法.以三个完全相同的方形陶瓷盒子作为实验样品,根据样品的断面扫描电镜照片,分析超声波波长与其内部颗粒尺寸之间的关系;提取10MHz超声波在样品内部的背向散射信号,计算各样品与标准样品的背向散射信号间的加权欧式距离,与事先留存的标准样品自身的加权欧氏距离进行比较.计算结果表明,不同样品之间的加权欧式距离不同.利用背向散射信号的加权欧氏距离,可以快速、准确地辨识陶瓷器样品.     

微生物诱变功率超声装置的研制

一定强度的超声波作用于微生物反应过程可缩短反应时间,改善生物反应条件,提高生物产品的质量和产量。该文介绍了超声波作用于微生物反应过程的基本原理,详细讨论了微生物诱变功率超声装置设计的基本方法,采用厚度振动模式的压电陶瓷圆盘换能器,并将换能器置于反应器表面,采用单片机、可控整流器和半桥逆变器等构成超声波发生器,并对超声输出功率进行反馈控制。文中对红曲霉菌进行了简单的超声诱变实验研究,结果表明,选择合适的超声频率和功率以及照射时间,该装置可显著提高微生物的产量。     

Ultrasonic Bonding Using Anisotropic Conductive Films (ACFs) for Flip Chip Interconnection

In this paper, a novel anisotropic conductive film (ACF) flip chip bonding method using ultrasonic vibration for flip chip interconnection is demonstrated. The curing and bonding behaviors of ACFs by ultrasonic vibration were investigated using a 40-kHz ultrasonic bonder with longitudinal vibration. In situ temperature of the ACF layer during ultrasonic (U/S) bonding was measured to investigate the effects of substrate materials and substrate temperature. Curing of the ACFs by ultrasonic vibration was investigated by dynamic scanning calorimetry (DSC) analysis in comparison with isothermal curing. Die adhesion strength of U/S-bonded specimens was compared with that of thermo-compression (T/C) bonded specimens. The temperature of the ACF layer during U/S bonding was significantly affected by the type of substrate materials rather than by the substrate heating temperature. With room the temperature U/S bonding process, the temperature of the ACF layer increased up to 300degC within 2 s on FR-4 substrates and 250degC within 4 s on glass substrates. ACFs were fully cured within 3 s by ultrasonic vibration, because the ACF temperature exceeded 300degC within 3 s. Die adhesion strengths of U/S-bonded specimens were as high as those of T/C bonded specimens both on FR-4 and glass substrates. In summary, U/S bonding of ACF significantly reduces the ACF bonding times to several seconds, and also makes bonding possible at room temperature compared with T/C bonding which requires tens of seconds for bonding time and a bonding temperature of more than 180degC.     

硅基板激光微熔覆电子浆料制备导体的研究

激光微细熔覆电子浆料技术是一种新型的柔性布线技术，采用激光精密加工系统对电子浆料进行处理以制备导线，具有柔性化程度高、电路图形设计、修改简捷、适合小批量生产等优点。特别是可以制备最小线宽为20 μm左右的导体，突破了传统丝网印刷工艺制备导线宽度的极限。利用激光微细熔覆工艺在单晶硅基板上制备出了银导线。所制备导线的最小宽度在30 μm左右，其电阻率和块状银在同一个数量级，能够满足应用要求。利用悬挂法测定其与硅基板的结合强度在兆帕数量级，与传统丝网印刷工艺相当。相关的工艺实验还表明，导体线宽随激光功率密度的增加而增加，随激光扫描速度的增加而减小;对于特定厚度的浆料预置层，激光扫描参数存在一个最佳的范围。激光扫描之后的高温热处理工艺有利于导线导电性能及其与硅基板的结合强度的进一步提高。     

热超声键合换能系统接触界面非线性振动研究

为了减小热超声键合换能系统的振动稳定性、提高键合强度,从超声波在热超声键合换能系统中的传播出发,建立了超声波在接触界面处传播的微观模型.研究表明,当静应力较小时,输出的超声波不完整,材料内部质点的有效振动较小;当静应力逐渐增大时,材料进入弹性变形阶段,输出的超声波波形与输入的超声波的波形一致,材料内部质点的有效振动最大;当静应力太大时,材料进入塑性变形区域,材料内部质点的有效振动减小.通过在芯片倒装键合实验台上实验,测量在不同压电陶瓷片预紧力下,变幅杆的振动速度和芯片的键合强度,证明了所提出模型的正确性.     

基于小波变换的超声波含噪信号处理

超声波流量计测量气体或液体流量时,传感探头接收的超声波信号中夹杂了大量噪声,它将会影响信号的分析和流量的测量.而传统方法无法刻画超声波信号的非平稳特性并准确去噪,为克服传统方法的不足,采用小波变换理论,结合阈值去噪法,通过Matlab仿真实验,可得去噪后的超声波信号,从而验证小波变换可用于超声波信号去噪的处理.     

四电极含芯压电纤维简谐振动传感特性研究

受到水黾等动物能感知身体振动的毛发感受器的启发,设计了一种能感知外部振动的仿生纤维振动传感器。采用模具干压成型法制备了含铂金芯的压电陶瓷纤维胚体,经过高温烧结、涂镀表面电极、极化后,制成表面四电极含金属芯压电纤维(MMPF)振动传感器。并建立了悬臂梁结构,2对表面电极用作传感电极的传感器理论模型。把纤维固定在基体上,验证传感器对基体结构受到简谐激励的传感性能。结果表明,MMPF能够感知基体结构受到简谐激励的频率、幅值和方向。这种具有感知幅值和方向的仿生纤维振动传感器将有广泛的应用前景。