粗铝丝超声楔形焊工艺参数优化设计

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1、硕士学位论文(工程硕士)粗铝丝超声楔形焊工艺参数优化设计OPTIMALDESIGNOFTHICKALUMININMWIREULTRASONICWELDINGPROCESSPARAMETER杨汝靓哈尔滨工业大学2015年12月国内图书分类号：TM572.2学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文粗铝丝超声楔形焊工艺参数优化设计硕士研究生：杨汝靓导师：叶雪荣副教授申请学位：工程硕士学科：电气工程所在单位：桂林航天电子有限公司答辩日期：2015年12月授予学位单位：哈尔滨工

2、业大学ClassifiedIndex:TM572.2U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringOPTIMALDESIGNOFTHICKALUMININMWIREULTRASONICWELDINGPROCESSPARAMETERCandidate:YangRujingSupervisor:AssociateProf.YeXuerongAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialt

3、y:ElectricalEngineeringAffiliation:GuilinSpaceElectricApplianceCompanyDateofDefence:December,2015Degree-Conferring-Institutio:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文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

4、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

5、（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

6、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-I-

7、哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofMicro-assemblytechnology,micro-electronicdeviceswillplayamoreandmoreimportantroleinthefieldsofastronauticsandaeronautics,whichmakesmorestringentrequirementstoqualityensuringandreliabilityoftheassemblingtechnol

8、ogyofmicro-electronicdevices.WiththedevelopmentoffrontendprocesssuchasHighdensitymountingtechnologyandMicroassemblytechnology,WirebondingprocessismovinginSmallerpitchprecisionassemblydirection,whichisthemostcommonlyusedtheElectricalinte