超声键合过程动态压力监测系统设计研究

摘要

通过分析热超声键合系统的工作原理和工作环境，根据热超声键合动态压力实时监测的要求，选择了合适的测力传感器和高速数据采集板卡，研制了键合动态压力监测系统。根据实时测量的热超声引线键合动态压力信号，获得了对键合动态压力各个阶段的变化趋势、规律及其原因的认识。本文的工作主要包括： (1)开发了热超声引线键合系统、热超声倒装键合系统等超声键合系统通用键合动态压力监测系统。根据键合过程劈刀动态压力的大小和频率，结合超声键合机理的研究需要，选择高性能的压电式测力传感器开发单传感器键合动态压力监测工作台，并基于LabVIEW平台，开发了相应的数据采集与处理系统软件，实现了超声键合动态压力信号的实时动态监测、显示、处理及保存。采用低成本压阻应变式测力传感器开发了三传感器动态压力监测工作台，并自行研制了配套的信号调理模块，基于VC++6.0和Matlab平台开发了数据采集和处理系统软件。获得了键合过程动态压力的轮廓曲线，为键合过程动态压力控制提供了基础。 (2)开发了基于单片机中断工作模式的同步触发系统，实现了超声键合系统、多普勒激光测振系统、超声换能系统驱动电压和电流数据采集系统、劈刀动态压力实时监测系统之间的同步。从而实现了键合过程的实时、多角度观测，为超声键合系统机理研究、参数优化及下一代超声键合设备研制提供了全面的实验数据。 (3)采集了热超声引线键合过程的动态压力数据。计算出了热超声引线键合系统压力旋钮格数对应的实际压力。并对热超声引线键合系统压力旋钮格数和实际压力的关系进行建模、分析。通过分析压力加载过程，获得了热超声引线键合动态压力加载模式，以及影响压力加载稳定性的主要因素，分析了压力加载过程的变化趋势和变化规律，建立了压力加载模型。通过分析超声作用过程，获得了键合动态压力对变幅杆、劈刀和传感器组成系统刚度的影响规律。 本文的研究为超声键合机理研究及新型的热超声倒装键合系统的压力加载系统的研制提供了基础。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章超声键合过程动态压力监测工作台设计

第三章高速数据采集和处理系统的开发

第四章超声键合同步触发系统的设计

第五章热超声引线键合系统动态压力测量与分析

第六章总结

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果