MEMS传感器三维引线键合系统研制

发布时间：2017-10-14 14:05

  本文关键词：MEMS传感器三维引线键合系统研制

  更多相关文章： MEMS 引线键合 三维线弧 动力学模型 工艺参数

【摘要】：随着科学技术的高速发展,MEMS传感器朝着微型化、轻型化、功能多样化的方向发展,对三维结构的封装提出了要求,这种封装结构根据MEMS器件的机械结构决定,没有标准化。目前的三维封装技术主要集中于MCP、SiP、SoP、WLP、TS V等趋于Z向结构叠加的三维封装,并不能满足MEMS传感器对封装的特殊要求。随着新材料、新工艺等技术的应用以及对引线键合原有技术的改进,引线键合技术仍然是三维封装中主要的互连方法之一。因此,为满足MEMS传感器对封装的特殊需求,有必要在引线键合技术成熟、可靠性高的基础上,研制一种MEMS传感器三维引线键合系统并研究其工艺参数,有着重要的现实意义。本文首先提出了三维线弧的成形过程,在此基础上建立了三维线弧的运动学模型;并对线弧进行了受力分析,在此基础上建立了动力学模型,并对劈刀的运动轨迹进行仿真分析,研究劈刀运动轨迹对三维线弧成形的影响;为后续MEMS传感器三维引线键合系统的建立奠定了理论基础。接着根据劈刀的运动学模型及动力学模型,设计了MEMS传感器三维引线键合系统,并根据工艺性能指标确定重要零部件性能参数;且对关键零部件进行优化设计及动态特性分析,最终建立了包含劈刀定位模块、封装体定位模块、视觉系统和电控系统的MEMS传感器三维引线键合系统。然后根据MEMS传感器三维引线键合系统的特点,建立了显微视觉系统的硬件系统;接着对视觉系统进行标定,确定了视觉坐标系和运动坐标系之间的转换关系;并通过劈刀与相机中心工位的标定实现视觉坐标系与运动坐标系的集成,最后通过实验验证视觉系统与运动系统的集成精度。最后利用本文建立的MEMS传感器三维引线键合系统进行实验;获得了较好的三维线弧;以超声电流,超声时间及键合力为实验因素,拉线力为实验指标,开展正交实验,通过支持向量回归机分析正交试验数据,获得了焊线参数支持向量回归模型;并对回归向量模型进行了单因素实验验证。
【关键词】：MEMS 引线键合 三维线弧 动力学模型 工艺参数
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212;TH-39
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 课题背景及研究意义11-12
• 1.2 引线键合技术及工艺过程12-14
• 1.2.1 引线键合技术12-13
• 1.2.2 引线键合工艺过程13-14
• 1.3 国内外研究现状14-17
• 1.3.1 国内研究现状14-16
• 1.3.2 国外研究现状16-17
• 1.3.3 目前存在的问题17
• 1.4 主要研究内容17-19
• 第二章 三维引线键合原理及工艺分析19-32
• 2.1 引言19
• 2.2 三维引线键合过程及运动学模型建立19-23
• 2.2.1 三维引线键合过程19-21
• 2.2.2 运动学模型建立21-23
• 2.3 动力学模型建立23-31
• 2.3.1 线弧受力分析23-25
• 2.3.2 运动过程数学模型建立25-29
• 2.3.3 三维线弧的仿真分析29-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第三章 三维引线键合系统方案设计32-46
• 3.1 引言32
• 3.2 三维引线键合设备硬件系统设计32-36
• 3.2.1 三维引线键合总方案组成32-33
• 3.2.2 焊线系统构成33-34
• 3.2.3 封装体定位系统34-36
• 3.3 关键结构设计36-41
• 3.3.1 加热定位机构的优化设计36-38
• 3.3.2 送丝机构支撑架动力学分析38-41
• 3.4 三维引线键合控制系统41-45
• 3.4.1 控制系统的组成41-43
• 3.4.2 三维引线键合设备控制系统流程43-45
• 3.5 本章小结45-46
• 第四章 三维引线键合显微视觉系统的研究46-62
• 4.1 引言46
• 4.2 视觉系统的特点及其组成46-49
• 4.2.1 视觉系统的特点46-47
• 4.2.2 视觉系统的组成47-49
• 4.3 摄像机标定49-55
• 4.3.1 针孔成像模型49-52
• 4.3.2 摄像机标定52-55
• 4.4 视觉坐标系与运动坐标系的集成55-59
• 4.4.1 视觉系统标定目的55-56
• 4.4.2 视觉系统标定原理56-57
• 4.4.3 视觉系统的标定方法57-58
• 4.4.4 劈刀与相机中心工位标定58-59
• 4.5 视觉系统与运动系统集成的实验研究59-61
• 4.6 本章小结61-62
• 第五章 实验研究62-75
• 5.1 引言62
• 5.2 实验准备62-63
• 5.3 三维线弧成形实验及动力学模型校验63-67
• 5.3.1 三维线弧成形实验63-64
• 5.3.2 动力学模型的校验64-66
• 5.3.3 实验时存在的问题66-67
• 5.4 焊线参数工艺模型建立及分析67-74
• 5.4.1 正交实验方案67-68
• 5.4.2 支持向量机回归模型的建立68-71
• 5.4.3 回归模型的校验及实验分析71-74
• 5.5 本章小结74-75
• 第六章 总结与展望75-77
• 6.1 总结75-76
• 6.2 展望76-77
• 参考文献77-81
• 攻读硕士学位期间科研成果81-82
• 致谢82-83

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本文编号：1031449