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。     

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.     

声发射检测中的压电换能器

在声发射检测中，传感器是获取信息的关键部件之一。目前绝大部分声发射传感器都是压电换能器。就采用压电原理的声发射传感器的发展及其校准问题作概述，对声发射传感器中的特殊问题孔径效应及其对传感器设计、性能和校准的影响进行讨论。     

超声焊接压电换能器的研制

基于变截面杆作一维纵向振动运动方程,在理论分析的基础上,根据四端网络传递方程和端面运动状态推导出了常用截面形状细杆在各种运动状态下边界条件和四端网络传递矩阵参数以及频率方程.研究了适用于超声焊接的压电换能器的设计方法.为说明设计方法,利用四端网络法对压电换能器和变幅杆进行了设计.利用阻抗分析仪测量和分析了超声换能系统的谐振特性,并进行了系统的振动测试.分析和测试结果验证了设计的正确性.     

PSN-PZT系统收发兼用换能器压电陶瓷材料的性能研究

通过对PSN-PZT系统PSN的含量和Zr/Ti比值的调整,使系统点处于准同型相界附近时性能可以得到优化,这一点从微观结构分析得到验证.通过引入Sr2 、Nb5 和Mn2 等离子,对系统进行A位和B位掺杂取代来提高其性能,获得了性能优异的压电陶瓷材料,其d33·g33最大值可达16030×10-15 CVm/N2,适于用作收发兼用的换能器材料.     

压电换能器在谐振频率附近的等效电路仿真及实验研究

针对压电换能器的串并联谐振频率附近难以确定其最优匹配阻抗参数等问题,采用saber软件对阻抗匹配过程中匹配电感的参数进行仿真分析,以研究匹配电感参数对串并联谐振频率区电流大小及高频变压器次级电流电压相位差的影响。同时,对空载、加载等工况下串并联谐振区进行实验研究与验证。研究结果表明:将匹配电感调至最佳值时,压电换能器的输出电流最大,高频变压器次级电流电压相位差为零;压电换能器在空载工况下,其工作于串联谐振状态时的性能较好;而在加载工况下,其工作于并联谐振状态时的性能较好。     

基于Matlab压电超声换能器匹配电路的研究

为了使超声振子获得良好的振动效果,必须设计高效的匹配电路。对单个电感、电容的串联和并联匹配电路进行了研究。利用等效电路法推导出匹配电路的阻抗公式,根据该公式,采用Matlab平台仿真得到不同参数的各匹配电路阻抗特性曲线。通过分析阻抗特性曲线得出匹配电路及匹配参数对系统谐振频率、阻抗及机电耦合系数的影响规律。实验结果表明:仿真结果与实验结果一致,所得结论为压电换能器匹配电路的设计提供了理论依据。     

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.     

电磁声换能器的设计与应用

常规超声波检测所用的换能器是通过电能与机械能相互转化的压电换能器。介绍几种从产生不同形式波型的角度出发设计出的电磁声换能器，它是一种通过电磁耦合方式产生和接收超声波的挟能器。     

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.     

热超声倒装键合环状界面的形成

采用压力约束模式夹持倒装芯片,实现了热超声倒装键合,观察到环状的键合界面微观形貌,脊状撕裂棱以及表皮层碎片.采用有限元方法计算了键合界面应力、应力场的大小和分布在热超声倒装键合过程中的变化,从应力的角度揭示了环状界面的形成机理.研究结果表明,应力分布显示接触面边沿较其它位置更有利于去除表皮层、更有利于原子扩散形成键合强度,是形成环状界面的重要原因;振动的加载过程改变了应力和应力场的分布,使得应力分布进一步集中在振动位移决定的键合界面边沿位置,促进了环状界面的形成.     

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 …     

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。     

引线键合中材料参数对硅基板应力状态的影响

利用＂热—力—超声＂增量耦合有限元模型,对采用不同引线（金,铜）以及采用铜引线在不同银镀层厚度（48,1,6μm）条件下的键合过程进行了模拟.结果表明,在其它条件不变的情况下,金引线键合过程对硅基板内应力状态的影响远小于铜引线,且应力集中的位置更接近键合中心;随着镀层厚度的增加,基板所受到的压应力逐渐减小,但基板所受到的最大压应力在硅的抗压力范围之内;同时基板所受到的剪应力也逐渐减小,由于剪应力是硅基板损坏的决定性因素,因此采用厚度为16μm的镀层对减小基板损坏更有利.     

应变式传感器寄生效应分析

应变式传感器的寄生效应是影响传感器精度的重要因素.寄生效应是由于安装接触表面微观上的尖点、微粒等引起的非线性形变造成的,其对传感器精度的影响程度是不可预知且易改变的,难以进行模拟分析.文中提出了运用有限元分析法,将接触表面微观状况的变化用不同约束来模拟,其敏感部位应力差值可以反映寄生效应的大小.同时,文章还对减小寄生效应影响的方法进行了探讨.