基于有限元模型的超声切割刀优化设计

超声切割刀在材料加工领域中有广泛的应用前景,可用于切割各种复合材料等硬脆材料。该文利用ANSYS有限元分析软件建立超声切割刀的有限元模型,对其进行模态分析和谐响应分析。仿真结果显示,超声切割刀在40kHz频率附近存在轴向纵振模态,其振动节点位于安装环和压电陶瓷中心线上,符合设计要求。基于有限元模型研制超声波切割刀,通过阻抗分析仪与激光多谱勒测振仪对换能器的固有频率与响应进行测试,获得的超声切割刀阻抗曲线平滑,谐振频率为40.261kHz,设计误差为0.83%,最大振幅达到14.52μm,结果与有限元计算相互吻合。     

变频式超声波发生器的高速锁相研究

用于超声键合工艺的超声波发生器是引线键合封装设备的主要装置,其核心与关键是频率自动跟踪与锁相速度。文中构建了一种变频式超声波发生器,并对其中的高速锁相进行分析。通过换能器的电流反馈,采用基于嵌入式的数字式真有效值试探算法,超声波发生器锁相速度比传统速度提高数十倍,达到高速锁相的要求,满足了换能系统工作时的高速谐振需求。     

芯片键合换能系统中接触界面的影响分析

接触界面对超声能量传递与振动特性的影响是各类压电换能器的共性问题。在超声芯片封装领域,各子部分之间的接触界面是影响系统超声能量传递的强非线性因素,直接影响芯片与基板的键合质量。该文通过有限元法与激光多谱勒测振仪等技术,获得系统中接触界面对超声能量传递与振动特性的影响规律,发现不合理的接触界面会引发系统多模态与频率混叠效应、超声能量输出不稳定、系统迟滞响应等,导致键合强度下降、芯片与基板倾斜、键合效率下降等封装缺陷。研究结果对理解超声键合与系统设计具有指导意义。     

热超声倒装键合换能系统多模态振动与有限元分析

研究了热超声倒装键合设备的核心执行机构——换能系统的动力学特性.利用激光多谱勒测振仪测试系统末端各方向的振动速度,发现系统以轴向振动为主,但受到其他非轴向振动的干扰.非轴向振动对芯片造成芯片倾斜、键合强度降低等负面影响.采用有限元方法对换能系统建模,仿真计算发现换能系统振动是各方向振动的耦合结果,且工作模态附近存在多种干扰模态.最后分析了系统多模态产生的根源并提出抑制方法.     

以有效值计算的热声键合PZT换能器阻抗分析

在热超声芯片键合过程中,PZT换能器阻抗是键合系统的一个重要的研究参数。本文在提取PZT换能器驱动电信号实部数据的前提下,采用连续加窗的有效统计值计算的广义阻抗表征整个键合周期内的PZT换能器阻抗变化,由此获得键合过程PZT换能器阻抗的动态变化规律。文中详细介绍了PZT换能器阻抗的试验方法,并分析了试验结果。     

工作条件下超声倒装键合换能系统的阻抗特性

在建立各子部分等效阻抗的基础上,采用等效电路方法构建工作条件下芯片超声倒装键合换能系统的阻抗/导纳模型.对阻抗模型进行数值计算,并采用频率扫描的方法实测系统的阻抗特性.研究发现,在工作条件下,换能系统100 kHz范围内包含4阶轴向固有频率;相比于空载条件,工作条件下的各阶谐振频率增大,其电阻值增大,电导值降低.实验测试与数值计算结果相互吻合.     

超声键合变频式超声波发生器的设计

用于超声键合工艺的超声波发生器是引线键合封装设备的主要装置,其作用是驱动换能器并使其处于谐振工作状态,多工作频率点是未来换能器发展的一个重要方向.传统超声波发生器不具备多频段频率跟踪功能,该文构建了一种变频式超声波发生器,可动态适应不同特性的换能器,具有通用、应用面广等特性.变频式超声波发生器基于嵌入式系统,采用快捷准确的直接数字频率合成(DDS)及锁相环(PLL)反馈方案,实现自动查找换能器各谐振频率以及频率自动跟踪功能.实践证明,变频式超声波发生器可以驱动各种不同谐振频率的引线键合超声波换能器,并达到换能系统工作时的快速锁相、准确锁频要求.     

光刻机试验运动装置振动信号的时频分析

步进扫描光刻机在工作状态下振动特性的好坏对其性能起着重要作用.为给步进扫描光刻机的设计研究提供理论指导,设计了一种步进扫描光刻机模拟试验运动装置,它能够完全再现步进扫描光刻机的运动特点.在此基础上,对试验装置的关键部件进行了振动测试,运用傅里叶变换和现代联合时频分析技术对测得的数据分别进行了分析,结果表明,采用联合时频分析技术更能反映系统的固有性质和振动特性,所得到的参数和结果对指导步进扫描光刻机隔振装置的设计具有一定的实际意义.     

芯片封装互连新工艺热超声倒装焊的发展现状

介绍了一种芯片封装互连新工艺热超声倒装芯片连接工艺.在比较当前多种芯片封装方式的基础上,总结了这一工艺的特点及优越性,并详细论述了当前这一工艺的技术进展与理论研究状况,指出该工艺是芯片封装领域中具有发展潜力的新工艺.     

热超声倒装过程中的建模和多参量仿真

热超声键合是一个极其复杂的瞬态过程,利用常规手段不易了解此局部区域内的瞬态特性.针对这个问题,基于MSC.Marc大型非线性有限元分析软件建立了热超声倒装的几何模型,利用其强大的非线性分析能力对热声倒装进行了热力耦合有限元分析,得出了不同摩擦状况对正应力和切应力的分布及大小的影响,金凸点的塑性应变在键合界面上的分布及演变规律,切向位移加载前后键合界面所受正应力和切应力的大小及分布的变化情况,仿真结果对热超声倒装芯片连接工艺的理论研究有着重要的参考价值.