引線鍵合超聲換能系統(tǒng)的設(shè)計與動力學(xué)研究.pdf

1、微電子封裝已成為當(dāng)今微電子制造中影響生產(chǎn)效率和器件性能的關(guān)鍵技術(shù)。熱超聲鍵合是最為重要的芯片封裝方法與技術(shù)，目前企業(yè)生產(chǎn)的90％以上芯片是采用熱超聲鍵合方法進行封裝。超聲換能系統(tǒng)是熱超聲鍵合裝備的核心執(zhí)行機構(gòu)，其工作性能直接決定芯片鍵合的質(zhì)量。本論文主要完成了超聲引線鍵合換能系統(tǒng)的設(shè)計，查明超聲換能系統(tǒng)后蓋板與夾持環(huán)預(yù)緊力矩對系統(tǒng)工作性能的影響規(guī)律，確定了最佳預(yù)緊力矩，有效降低了超聲能量在接觸界面上的傳播。主要研究內(nèi)容如下： 第

2、一，采用等效電路方法設(shè)計超聲換能系統(tǒng)的壓電驅(qū)動部分，采用解析法設(shè)計超聲換能系統(tǒng)的變幅桿部分，獲得了超聲換能系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)尺寸，建立了超聲換能系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并利用有限元方法驗證了模型的正確性，確定了超聲換能系統(tǒng)的最終結(jié)構(gòu)。 第二，采用ANSYS有限元分析軟件建立系統(tǒng)的有限元模型，研究系統(tǒng)的固有模態(tài)特性，獲得了超聲換能系統(tǒng)的工作模態(tài)及主振型。研究了夾持環(huán)的約束方式及安裝位置對系統(tǒng)振動模態(tài)的影響規(guī)律。 第三，利用阻抗分析儀測

3、試超聲換能系統(tǒng)的頻率及阻抗，利用多普勒測振儀測試超聲換能系統(tǒng)的振動位移及速度。研究了后蓋板預(yù)緊力矩及夾持環(huán)預(yù)緊力矩對系統(tǒng)工作性能的影響規(guī)律，確定了超聲換能系統(tǒng)的最佳后蓋板預(yù)緊力矩及最佳夾持環(huán)預(yù)緊力矩。 第四，將自制的超聲換能系統(tǒng)安裝在TS2100型金球鍵合機實驗平臺上，利用金相顯微鏡檢測焊點的表面形貌，利用多功能焊接強度測試儀檢測焊點的剪切強度。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)焊點形貌正常，鍵合剪切強度——焊達(dá)113.9gf，二焊達(dá)36.5gf，表明