超声引线键合PZT驱动信号采集分析系统

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1、第!"卷#第$期焊接学报789:!"###*8:$!%%&年$月’()*+),’-.*+./’01,0-*)2134-*5-*+’-’6’-.*;<=>

2、实际键合试验过程中电流电压瞬时频率及相差变化规律。并根据有效值曲线特征，提出了分段特征点提取方法。根据大量试验分析了分段特征点的稳定性，这对于键合机理研究具有重要意义。试验结果表明，系统稳定可靠，能有效采集分析键合过程中的DE’驱动信号。关键词：超声引线键合；压电陶瓷驱动信号；信号采集和分析系统中图分类号：’*L$$:&##文献标识码：)##文章编号：%!MCNC&%O（!%%&）%$N%$N%M王福亮%#序##言$#DE’驱动信号采集分析系统硬件组成超声引线键合是当前最重要的微电子封装技术研究在超声引线键合

3、实验台上展开，该实验台之一。它是指在常温环境下，通过超声振动和劈刀由6C%%%粗铝丝超声引线键合机（由深圳微讯自动压力的作用，将引线（金丝或铝丝）焊接（F8=PG=Q）到化设备有限公司制造）改装而成。其中，换能器系芯片焊盘和基板引脚上，从而将芯片与基板的电路统是实验台产生和传递超声振动的部分。［$］连接在一起的技术。其中，超声振动是由DE’（压$%$&换能器系统的结构电陶瓷）产生，DE’将超声频率的电压驱动信号转换换能器系统是超声引线键合实验台的核心部件为相同频率的机械振动（压电逆效应）。该技术的之一，如图$

4、所示，它由DE’、变幅杆、劈刀等几部分研究始于!%世纪"%年代末，虽然已有几十年应用组成。其工作原理是，带有锁相环的超声发生电路历史，但其机理却无确定说法，对超声引线键合强度产生超声频率（&%W0XY!W0X）的正弦电信号驱动［!RA］产生过程并无清晰认识。一般认为超声引线键DE’；DE’将电信号转换成机械振动（压电逆效应）；合过程可分为引线S焊盘接触、氧化层去除、超声软振动经变幅杆和劈刀传输、放大后作用在工作界面化、焊接和塑性变形、退火（KHTUG=Q）等几个阶上，在键合压力的共同作用下，将穿过劈刀的引线分

5、［M，&］段。然而各个阶段的具体划分方法，以及它们别焊接在芯片焊盘和基板引脚上，以连接芯片和基对键合强度的影响规律却也不清楚。在键合试验中板的电路，实现引线键合功能。作者发现DE’驱动信号是不断变化的，且其过程与键合强度的形成有一定联系。本质而言，键合过程即能量消耗过程，采集分析键合过程DE’驱动信号变化，即能量输入过程，不仅有助于了解键合的真实物理过程，而且可直接应用于其它试验参数的时序确定和键合工艺参数优化调控，对于键合机理研究具有重要意义。文中介绍了基于3

6、稿日期：!%%AN$%N!M图$&引线键合实验台换能器系统结构基金项目：国家自然科学基金重大资助项目（M%CL%%&A）；国家重点’()%$&#*+,-./01*-2-314-3*/03/*1567(*185,.1*基础研究发展计划资助项目（!%%C,V"$&!%!）19:1*(41,3:;+365*4&&&&&&&"!焊"接"学"报第!#卷在键合过程中，引线、劈刀、芯片、基板所组成的!"$%&驱动信号采集分析系统软件构架界面工况不断改变。一方面使得系统机械特性（共振频率、振型等）发生改变。超声发生电路的锁相

7、#"!$采集系统软件环能监测到这种变化，并及时调整电信号的频率，使采集系统软件总体设计思路如图*所示。软件之与系统频率一致以产生谐振，提高超声传递效率。由@.A)08B编写，分为前面板窗口和后流程窗口。另一方面是系统消耗的功率发生改变，反映在电路前面板窗口包括设置采集卡的各种参数、显示采集系统上表现$%&驱动信号的电流和电压改变。因数据、响应用户操作等；后流程窗口是对前面板窗口此，采集并分析$%&驱动信号的变化在一定程度上功能的图形化语言的解释，除了实现前面板显示的可了解界面工况和系统特性的变化，将有利于键合

8、功能，还包括保存数据、处理意外错误等。前面板窗机理的研究。口和后流程窗口共同组成整个采集系统的软件平!"#$%&’驱动信号提取方法台。原有电路中并无电流或电压传感器，因此需在超声发生电路和$%&间接入信号采集电路。其原理如图!所示。图#$%&’驱动信号的采集接口电路()*"#$+,-./012.2)/23)-04/%&’5/)6./7)*,181293)7)-)4,其中，由于驱动$%&的电压信号在峰