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引线键合系统设计理论与关键技术

武一民  
【摘要】: 本文以开发面向引线键合的高速、高精密定位平台为目标,系统深入的研究了三自由度高速、高精度定位平台的结构设计、动力学建模、高频超声换能器优化设计以及相应的匹配电路等关键技术,并研制了引线键合精密定位平台样机。设计了一种基于音圈电机直接驱动、新型弹性解耦的三自由度高速、高精度引线键合定位平台。利用虚拟样机技术建立了精密定位平台的刚—弹耦合模型,并利用定位平台的动态响应确定了最佳的弹簧刚度及预紧力,利用有限元方法对弹性铰链进行了优化设计。对引线键合精密定位平台的静、动态特性进行了实验研究,实验结果表明引线键合精密定位平台的动态性能良好,达到了封装平台的设计要求。 设计了98kHz高频超声换能器。建立了系统的机电等效电路,根据一维弹性波理论推导出其纵向振动频率方程,确定了98kHz超声换能器的初始参数。依据系统的谐振特性进行优化设计,得到了其最佳结构参数。对系统的阻抗特性、轴向、径向振动传递特性进行了测试,实验结果表明具有良好的振动特性。 基于复杂可编程逻辑器件(CPLD)技术,设计了具有频率自动跟踪功能的超声换能器系统驱动电源。该电源具有放大、滤波、电路匹配及锁相频率跟踪等功能,通过超声换能器的振动传递特性实验,验证了驱动电源的有效性。 对引线键合定位平台进行了相关实验,对平台进行了性能测试。结果表明,平台定位最大位移为50mm,最大速度可达到0.5m/s;最大加速度可达到7.5g;重复定位精度可达到±2μm,满足芯片封装等领域的极限高速、高精度需求。研究工作为引线键合精密定位平台的进一步研究奠定了基础,也为相关定位系统研究理论提供借鉴方法和实践经验。


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