超声键合换能系统的非稳态特性试验

测得超声键合振动系统的输入电流、电压,用激光多普勒测速仪测得换能杆系统的响应速度,研究了超声引线键合工艺中超声振动系统的非稳态动力学特性.据此对超声加卸载过程分段,进行频谱分析和非稳态特性建模,并研究了相关的试验方法.结果表明,振动系统拟共振态腹点的速度均方值可作为系统机械能的等效量,供系统动力学特性试验研究;快速键合时系统惯性使功率源的开关不等同于键合机超声振动系统的启停.这些均有助于键合机换能系统的工艺建模和优化.     

热超声键合压电换能器的动力学特性

基于有限元方法和试验测试,研究了芯片封装用压电超声换能器的动力学特忡。借助ANSYS压电耦合和非线性接触分析功能,对换能器自由和约束状态下的振动特性进行了分析。探讨了超声能量在空间域、时域和频域的传递规律。由模态分析得到换能器的振动形式,通过谐响应分析提取其在正弦电压激励下的振动信息,经瞬态分析获得换能器的瞬态响应。结果表明,螺栓径向尺寸和预紧力影响换能器的模态分布和动态特性,压电晶堆加载电压的频率影响超声能量传递特性。通过键合试验考察了焊点质量与螺栓径向尺寸的关系。分析和试验结果为换能器设计和键合工艺优化提供了指导。     

面向微电子超声键合的精密气浮定位平台特性分析

基于有限元方法,详细考察了两自由度气浮支撑定位平台的静动态特性.建立了定位平台的有限元模型,分别对其进行了静态、模态和瞬态分析.通过静态分析,考察了系统在静力载荷作用下的响应特性;经模态分析,获取了定位平台的固有频率以及模态振型;通过施加脉冲力激励,探讨了系统的脉冲响应,通过方波力信号模拟定位平台的实际工作状态,得到了定位平台的瞬态响应特性.结果表明,该定位平台具有良好的静动态特性,为该类气浮支撑定位平台的结构优化设计与控制提供了重要信息.     

不同温度对热超声键合工艺连接强度的影响

在有规律地改变键合温度的条件下,分析不同温度对热超声键合工艺连接强度的影响规律,并研究温度因素对整个系统的PZT换能器输入功率及阻抗的影响。试验研究发现,温度过低（低于601℃）导致键合不成功或连接强度很低,温度过高（高于300℃）导致连接强度降低,最佳的键合窗口出现在200～240℃区间,此时连接强度达20g左右。对推荐使用的大于5．4g的连接强度标准,文中试验条件下可键合窗口为120～360℃。而且,对于恒定额定功率设置的PZT换能器系统,温度的改变导致PZT换能器实际加载的功率及阻抗的改变。这些试验现象和分析结果可作为整个键合系统工艺参数匹配及优化的依据。     

超声振动内圆磨头主轴系统的优化设计

基于限元分析方法,揭示了超声振动内圆磨头的主轴部件的振动规律,对超声振动内圆磨头的主轴部件进行了结构优化设计。给出了使用激光多普勒测振仪测试超声振动内圆磨头主轴系统的方法,并对主轴系统进行了振动特性试验研究,验证了超声振动内圆磨头的主轴系统优化设计的结果,并制造了超声振动内圆磨头样机。     

热超声倒装键合工具和芯片振动的频率特征

采用激光多普勒振动测量系统,监测了热超声倒装键合过程工具末端和芯片的振动速度。由工具和芯片的振动速度有效值曲线,发现了“速度分离”现象,即键合启动数毫秒后,芯片的振动速度突然下降而工具的振动速度继续增大;“速度分离”表明金凸点／焊盘界面已初步形成键合强度。研究了工具和芯片振动速度信号的频率特征,发现芯片振动信号的3倍频成分的产生时刻就是“速度分离”发生的时刻,小键合力有利于“速度分离”发生,也就是有利于初始键合强度的形成,提出了以3倍频产生时刻为临界点的变键合力加载思路。     

基于振动试验建模的不平衡状态预测研究

本文采用不同不平衡量的高速精加工铣削刀具开展铣削振动试验,研究在三种切削速度下,刀具的不平衡量与振动量的关系,利用统计学中回归方法建立相应的数学模型,并通过显著性分析和验证试验证明了三种数学模型的有效可行性。试验结果表明,在使用具有相同不平衡量的高速精加工铣削刀具情况下,切削速度越大,刀具振动量也相应变高;在相同切削参数情况下,刀具不平衡量越高,其振动量也相应变高。同时在不同切削条件下,通过数学模型可以有效对刀具动平衡状态进行预测,从而诊断出刀具的高速精密加工切削性能。     

轴系部件弯曲和扭转振动激光测量系统设计

弯曲和扭转振动是轴系部件的主要振动形式。针对当前二者一般只能单独测量的现状,提出一种基于激光多普勒振动检测技术的轴系部件综合振动测量的方法,分析其工作原理,设计出激光振动测量的光学系统和信号处理系统方案。将同一光源分束方案用于激光多普勒振动测试系统中,弯曲振动测量采用马赫-德泽外差干涉方案,扭转振动测量采用双平行光束差动方案。用该方法可以同时测量轴系部件的弯曲和扭转振动,拓展了振动测量的范围,对大型回转机械运行状态监测和故障诊断具有重要意义。     

Improvement of ultrasonic testing of concrete by combining signal conditioning methods, scanning laser vibrometer and space averaging techniques

This paper deals with the combination of several techniques to improve the ultrasonic pulse echo testing of concrete elements when a laser doppler interferometer is used as the ultrasonic receiver. This techniques involves specially designed ultrasonic probes, a pulse compression technique, random speckle modulation and space time signal processing methods. The pulse echo technique is carried out by sending frequency modulated chirp signals and performing a cross-correlation between the received and the transmitted signals. In combination with the application of recently available ultrasonic concrete probes as transmitter, this leads to an improvement in the signal-to-noise ratio. A laser doppler interferometer, equipped with a random speckle modulator, is used as detector of the ultrasound. Finally, the data sets are processed with various methods, involving time signals of several space points. Examples are the space averaging and the synthetic aperture focusing technique (SAFT). The advantage of the suggested technique is demonstrated by practical measurements on a test specimen. The improvement in results as compared to standard laser interferometric measurements will increase the feasibility of laser interferometric detection for non-destructive testing in civil engineering.     

Temperature effect in thermosonic wire bonding

1 Introduction Currently, thermosonic wire bonding and flip chip bonding are the main electrical packaging types in first level IC chip manufacture domain. Wire bonding is simple and somewhat mature, and nowadays it holds 75% in all electrical packaging …     

Bonding mechanism of ultrasonic wedge bonding of copper wire on Au/Ni/Cu substrate

The ultrasonic wedge bonding with d 25 μm copper wire was achieved on Au/Ni plated Cu substrate at ambient temperature. Ultrasonic wedge bonding mechanism was investigated by using SEM/EDX, pull test, shear test and microhardness test. The results show that the thinning of the Au layer occurs directly below the center of the bonding tool with the bonding power increasing. The interdiffusion between copper wire and Au metallization during the wedge bonding is assumed negligible, and the wedge bonding is achieved by wear action induced by ultrasonic vibration. The ultrasonic power contributes to enhance the deformation of copper wire due to ultrasonic softening effect which is then followed by the strain hardening of the copper wedge bonding.     

摩擦焊接头常见缺陷及其超声检测

论述了摩擦焊接头中容易出现的未熔合、弱接合等缺陷及其成因,以及目前用于摩擦焊接头无损评价的超声检测方法。     

引线键合中多向超声波能量传输特性研究

引线键合主要是采用超声波热键合技术，而超声波振动传播和能量传递是超声波键合设备中一个非常关键和复杂的问题。利用波在弹性体中传播的机理，给出超声波聚能杆和劈刀的振动传递特性，利用多普勒振动计PSV-300-F(1．5MHz)测量了振动位移和速度，证实了理论分析结果，并对双向垂直传输超声波能焊具的性能进行了研究，阐明垂直双向加载是一种高效的传能模型。     

热超声键合换能系统振动多模态分析

研究了换能系统的振动多模态性及其对键合质量的影响.利用激光多谱勒测振仪提取变幅杆和工具末端各特征点的速度信号,发现换能系统的运动为多种模态耦合的结果,并得到各非主模态与主模态的速度比值,其中非主模态以垂直弯曲振动为主.这种垂直弯曲振动对芯片造成\"拍击\"的负面效应,从而影响多凸点与基板的键合面积、键合强度以及芯片与基板的平行度.利用FEM方法分析系统多模态产生的原因,并提出抑制方法.     

Ultrasonic evaluation of the bonding strength of dissimilar metal bonds

Diffusion bonding of steel plates to titanium plates was carried out, and shear testing and ultrasonic measurement of bonds were performed to obtain the relationships between bonding strength, state of bonding interface and ultrasonic parameters. Fourier spectra of the ultrasonic wave reflected from the bonding interface were dependent on the state of the bonding interface; when an interlayer did not melt the spectrum showed a simple profile with one peak, and when the interlayer melted, the spectrum showed a profile with large irregularity. Transfer functions obtained from the spectrum were analysed with the subspace method (a kind of principal component analysis) and were represented by two major components. The bonding strength was quantitatively evaluated by two major components and a diameter estimated from the ultrasonic measurement.     

超声固结钛/铝箔材界面剥离强度与结合机理分析

以1100铝箔和TA1钛箔为基体材料进行异种金属材料超声固结试验研究,制备了Ti/Al箔材金属层状复合材料试样,应用剥离试验研究了振幅、静压力对Ti/Al箔材界面结合强度的影响规律,利用扫描电镜研究了剥离界面的微观组织形貌,采用EDS对剥离界面进行能谱分析,通过透射电镜对Ti/Al箔材界面微观组织进行观察。结果表明,超声固结可以实现Ti/Al箔材良好的结合界面,界面结合强度随着静压力的增大先增大后减小,随着振幅的增大单调递增;在振幅35μm,静压力1.5kN条件下,获得最佳的超声固结界面,其剥离强度为11.325N/mm;Ti箔材的剥离界面中Al元素均匀分布,并存在明显的韧窝组织;Ti/Al界面存在元素过度区,界面处晶粒细化明显;铝箔表面氧化膜破碎,且钛元素以弥散的形式嵌入到铝晶粒内部。     

粘接结构质量超声检测和信号处理方法

粘接结构的粘接质量无损检测要求越来越高,而超声检测方法具有更突出的优点被广泛应用。结合现有的研究状况,介绍目前在粘接质量检测上使用的几种超声检测方法,全面分析了这些方法的应用特点,超声导波检测方法具有更广阔的应用前景,可以预期采用超声导波检测方法检测粘接结构质量将是未来一段时间研究的热点之一。最后对3种常用的超声检测信号时频处理方法进行了分析,这些方法具有不同侧重点,可根据不同需求采用相应处理方法。