利用多普勒振动仪对单晶压接用的引线压接器作超声波振动测量

所谓引线压接器是使集成电路(IC)或大规模集成电路(LSI)的核心元件硅晶片与导线框架间 起导通作用的引线相互接通的装置。现在的引线接合方法,一般利用超声波。超声波加压状态, 是决定引线接合质量的重要参数。

 

为了稳定地进行压接,压针尖的振动振幅必须稳定,因此,近年来越来越要求对针尖振动的直接 测量。

 

在这里,就介绍用多普勒振动仪,对压针尖的振动状态(微量位移)进行高精度测量的方法。





引线结合用的超声波机构如图所示:振动源采用螺钉固定的兰杰文(Langevin)振动器,增大振幅用的是金属喇叭管,作为压接的工具是压接针。加载的振动频率为:一般为60 kHz左右,最近已达100 kHz以上。




利用多普勒振动仪,测量针尖的振动状态(微量位移)时,因为让激光跟踪压接状态比较困难,不能在连续的压接状态下(自动压接)进行测量。所以,利用1次单发的压接功能(手动压接,分步方式)测量压接瞬间的压接针尖的举动。



仪器组成

  型名 品名 備考

1

LV-1710 激光多普勒振动仪  
   2 LV-0030 大型磁性台  
   3 LV-0015 XY轴微调台  
   4 LV-0016 Z轴微调台  

5

LV-0017A 大型三脚架  

6

LV-0018A 钢板 带磁性钢板
   7 LV-0301 90°反光镜 导线框架测量时用
   8   数字式示波器 或同样的高速应变示波器


测量数据举例

在长时间使用的引线压接器上,振动器或喇叭管会发生疲劳现象,会产生与初始状态不同的振动。 因此,在换成新的振动器或喇叭管时要记录其使用初期的喇叭管尖端的振动数据,以便在以后喇叭 管尖端的振动值变化后,能对振动器及喇叭管作定量的保养。特别是当驱动信号的强度增减,对实 际喇叭管尖端或振动振幅的增减比例之影响,事先掌握后会有益于以后的定量维修保养。

 

由于多普勒振动仪的分辨率与测量距离远近无关,所以,高分辨率且数值化容易,而且由于在压接器 作用点旁进行测量,就有测得数据的变化率大,差异也易分辨的优点。特别是当振动器或金属喇叭有 问题时,若有初始数据,就能比较简单地进行判别。

上:压接针尖的振动速度波形
下:US(声音波)的原始信号
下面的各个波形:10μs/div的放大波形

 

 

用FFT的频率分析数据

上:压接针尖的振动速度波形
下:US(超音波)的原始信号
下面的各个波形:10μs/div的放大波形

 

 

用FFT的频率分析数据



要点

 

1. 由于IC产品的种类,使用的压接器及引线的不同而特性有差异,还不能形成业界标准所需的基准,只能分别对应。要形成基准,需要时间,不能马上奏效。另外,不可能经常监视,所以,测量多少还要些经验。

2. 压接用毛细针尖,因为是消耗品,需要更换作业。相对于喇叭管毛细针尖的安装位置及固定螺 钉的拧紧力矩大小不同,引线压接作业时,压接工具的振幅有变化,另外,压接工具的材料与 形状差异也会引起压接毛细针尖振幅变化。

3. 引线压接器本体与激光多普勒振动仪传感器的相对振动对测量结果的影响,由于从其振动速度 的频率成分中来看很轻微,从压接用毛细针尖的振动数据中观测不出来。 引线压接器或激光多普勒振动仪传感器的固定三脚架的地面强度不够,相对地有大的摇动时, 就不能稳定地对接针尖的园顶部照射激光,就不能得到信噪比(S/N)好的数据,这样,有必 要在三脚架下面安置减振台,以便减少地面振动的影响。

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