粗铝丝超声楔形焊工艺参数优化设计

发布时间：2017-10-24 21:33

  本文关键词：粗铝丝超声楔形焊工艺参数优化设计

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【摘要】：随着微组装技术的不断发展,微型电子器件在航天及航空等军用领域将发挥越来越重要的作用,这对微型器件(组件)的组装工艺技术在质量保证及可靠性领域提出了更加具体更加严酷的要求。在微电子的制造业中,随着高密度安装和微型组件组装技术等前端工艺的发展,做为最常用的电气互连工艺——引线键合工艺,正趋于向更小间距精密组装的方向进展。桂林航天电子有限公司于2012年开始着手筹备高等级固体继电器生产线,截至目前,新购入的引线键合设备仍处于试用阶段,急需开展相关的微组装工艺技术研究,使公司高等级固体继电器生产线的建设得到充分的技术保障和支撑。为适应2类固体继电器特殊的应用要求,本文从实际情况出发,以粗铝丝键合工艺为研究对象,借助公司搭建的键合生产平台,将有限元模拟分析技术与试验设计(DOE)技术相结合,对粗铝丝超声楔形焊这一键合工艺开展参数优化设计研究。首先,分析研究粗铝丝超声楔形焊接技术机理,确定导致粗铝丝键合强度优劣的工艺因子。运用ABAQUS软件建立粗铝丝(第一键合点)键合的非线性动力学分析模型,采用Standard非线性动力学分析模块中结构非线性和边界非线性分析方法研究粗铝丝在横向振动及纵向挤压阶段的应力和应变变化,并对不同边界条件下,芯片和键合点应力-应变的变化进行比较分析,得出可靠键合的最佳参数水平范围。然后,依据有限元模拟分析得出的工艺参数的水平范围,运用稳健参数设计方法中的望大特性响应变量优化方法,明确影响键合强度的主因素与可调因子的内在关系,确定500μm粗铝丝键合的最佳工艺参数组合。最后,基于优化设计后的工艺参数组合,以2类固体继电器的功率组件为对象进行验证研究。对所键合产品进行外观质量检验、电参数测试、拉力试验、腐蚀试验及破坏性拉力试验等,结果表明采用优化后的工艺参数,其质量不仅可满足国家标准的规范要求,同时令粗铝丝的键合工序能力得到提升,整个键合过程控制得更加稳定与可靠。
【关键词】：粗铝丝 超声楔形键合 非线性动力学分析 稳健参数设计 键合质量
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM58
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义10-11
• 1.1.1 课题的来源10
• 1.1.2 课题研究的背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 微电子互连技术现状11
• 1.2.2 超声楔形键合研究现状11-13
• 1.2.3 键合工艺优化设计研究现状13-14
• 1.3 本文的主要研究内容14-16
• 第2章 粗铝丝超声楔形键合工艺分析16-27
• 2.1 引言16
• 2.2 超声楔形焊接机理分析16-17
• 2.3 超声楔形焊接的工艺流程17-19
• 2.3.1 楔形焊工艺技术要求17
• 2.3.2 楔形焊工艺流程17-18
• 2.3.3 楔形焊工艺步骤18-19
• 2.4 超声楔形焊接工艺特性分析19-26
• 2.4.1 设备分析19-21
• 2.4.2 工具分析21-22
• 2.4.3 材料分析22-24
• 2.4.4 基本设备工艺参数分析24-25
• 2.4.5 引线成型参数分析25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第3章 粗铝丝超声楔形焊模型建立与分析27-40
• 3.1 引言27-28
• 3.2 粗铝丝超声楔形焊的非线性动力学分析28-29
• 3.3 超声楔形焊模型建立与参数设置29-32
• 3.3.1 超声楔形焊模型的建立29-30
• 3.3.2 仿真参数设置30-32
• 3.4 楔形焊仿真分析过程及模拟结果32-39
• 3.4.1 初始分析步分析32
• 3.4.2 劈刀横向位移分析32-35
• 3.4.3 挤压过程分析35-39
• 3.5 本章小结39-40
• 第4章 超声楔形焊工艺参数的优化设计40-52
• 4.1 引言40
• 4.2 基于DOE的参数优化原理及流程40-41
• 4.3 500μm粗铝丝超声楔形焊工艺参数优化设计41-50
• 4.3.1 工艺参数优化目标41
• 4.3.2 制定可控因子水平表41-43
• 4.3.3 制定外表43-44
• 4.3.4 试验数据采集44-46
• 4.3.5 位置与散度的计算46-47
• 4.3.6 试验设计结果分析47-50
• 4.4 最优工艺参数组合的确定50-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第5章 楔形焊工艺参数优化结果的质量评价52-62
• 5.1 引言52
• 5.2 键合质量评价要求52-53
• 5.2.1 外观质量要求52-53
• 5.2.2 键合强度和电参数测试要求53
• 5.3 工艺参数优化结果的试验验证方案53-54
• 5.3.1 非破坏性试验方案53-54
• 5.3.2 破坏性试验方案54
• 5.4 优化前后非破坏性试验结果54-57
• 5.4.1 外观质量检查结果54
• 5.4.2 电参数测试结果54-55
• 5.4.3 非破坏性强度检测结果55-57
• 5.4.4 腐蚀试验结果57
• 5.5 优化前后破坏性拉力试验结果57-60
• 5.5.1 电参数测试结果57-59
• 5.5.2 破坏性拉力测试结果59-60
• 5.6 工艺优化结果的评价60-61
• 5.7 本章小结61-62
• 结论62-64
• 参考文献64-68
• 附录A 电参数测试数据68-72
• 攻读学位期间发表的学术论文72-74
• 致谢74-75
• 个人简历75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1090655