温度冲击下粗铝丝键合强度退化行为研究

对大功率器件中两种直径(250μm/380μm)铝丝键合强度在温度冲击试验下的退化行为进行了研究,分析了试验后铝丝键合强度的退化情况。设置了不同的工艺参数水平,通过温度冲击试验加速键合点失效,对不同参数水平进行评估。对不同温度冲击试验条件下的退化行为进行比较。采用扫描电子显微镜对试验后脱键点的断口形貌及组织成分进行分析,分析了不同镀金层厚度对键合点强度及可靠性的影响。结果表明,两种直径铝丝均出现键合强度退化现象,厚金焊盘键合强度下降不明显,薄金焊盘在试验后出现大量键合点脱键现象,表现出较差的抗温度冲击能力。     

热超声键合压电换能器的动力学特性

基于有限元方法和试验测试,研究了芯片封装用压电超声换能器的动力学特忡。借助ANSYS压电耦合和非线性接触分析功能,对换能器自由和约束状态下的振动特性进行了分析。探讨了超声能量在空间域、时域和频域的传递规律。由模态分析得到换能器的振动形式,通过谐响应分析提取其在正弦电压激励下的振动信息,经瞬态分析获得换能器的瞬态响应。结果表明,螺栓径向尺寸和预紧力影响换能器的模态分布和动态特性,压电晶堆加载电压的频率影响超声能量传递特性。通过键合试验考察了焊点质量与螺栓径向尺寸的关系。分析和试验结果为换能器设计和键合工艺优化提供了指导。     

磁控溅射法制备PZT基SMA/PZT异质复合材料

采用直流磁控溅射法在PZT基体上溅射沉积NiTiSMA薄膜,而制备出PZT基NiTii SMA/PZT异质复合材料.研究了溅射工艺参数与晶化温度对NiTi SMA薄膜相组成及SMA/PZT异质复合材料膜/基间结合状态的影响规律.结果表明,为保障NiTi SMA薄膜的晶体颗粒均匀、结构致密,膜/基间成分交换范围小及结合紧密,制各NiTi SMA/PZT异质复合材料的适宜工艺为:于基体温度150℃、氩气压强0.7 Pa条件下溅射沉积NiTi SMA薄膜,再经600℃二次晶化处理.显微观察发现,NiTi SMA薄膜与PZT基体之间以化学方式,而非物理方式结合.     

键合时间对粗铝丝超声引线键合强度的影响

试验研究了不同超声功率条件下,键合时间对粗铝丝引线键合强度的影响规律.试验中记录了每种键合试验的键合时间,采集了每一个键合点的剪切测试力作为键合点抗剪强度的表征,记录了每个键合点的状态.结果表明:(1)在小超声功率条件下,键合强度对键合时间敏感;在大超声功率条件下,敏感性下降;(2)短键合时间条件下主要键合失败形式为剥离和无粘接,表明键合界面的原子扩散不够;(3)大超声功率长键合时间条件下的键合失败形式多为根切,表明键合界面的原子扩散虽然足够,但长时间的超声振动也会使粗铝丝产生疲劳断裂,形成过键合.     

硅芯片外引线键合的热压焊装置及焊接工艺

针对压阻式微型压力传感器封装工艺中,硅芯片外引线键合的要求,分析了热压焊引线键合原理,研制了热压焊装置.在扫描电镜下,对键合点进行了微观分析.使用接合强度测试仪对压焊键合点强度进行了拉断试验,测得键合强度拉断力都在0.17 N之上.通过对金铝压焊处金属间化合物及其扩散深度随温度增长关系的研究,键合时调节压焊控制台电压使衬底温度保持在150～200℃,压焊头辟刀温度保持在150℃左右,从而保证了压焊点接触的可靠性.     

压焊设备——硅芯片外引线键合的热压焊装置及焊接工艺

针对压阻式微型压力传感器封装工艺中，硅芯片外引线键合的要求，分析了热压焊引线键合原理，研制了热压焊装置。在扫描电镜下。对键合点进行了微观分析。使用接合强度测试仪对压焊键合点强度进行了拉断试验，测得键合强度拉断力都在0．17N之上。通过对金铝压焊处金属间化合物及其扩散深度随温度增长关系的研究，键合时调节压焊控制台电压使衬底温度保持在150～200℃，压焊头辟刀温度保持在150℃左右，从而保证了压焊点接触的可靠性。     

热处理对直接镀Pd键合Cu线性能的影响

利用扫描电镜、透射电镜、聚焦离子束、强度测试仪研究了键合Cu线无卤直接镀Pd工艺及镀Pd键合Cu线性能,分析了热处理温度对直接镀Pd键合Cu线钯层界面结合强度、镀Pd键合Cu线拉断力、伸长率及钯层厚度的影响。结果表明:无卤直接镀Pd工艺可获得镀层均匀的镀Pd键合Cu线;随热处理温度增加,钯层结合强度增加,热处理温度300℃时,镀层与基体结合强度较低;热处理温度450℃时,直接镀Pd键合Cu线钯层与基体Cu之间产生了Pd3Cu5金属间化合物,钯层与铜线基体结合强度较好;热处理温度450℃时,直接镀钯铜线具有优良的力学性能适当的钯层厚度,镀Pd键合Cu线拉断力为0.096 N,伸长率为14.3%,钯层厚度为78 nm;热处理温度500℃时镀Pd键合Cu线晶粒粗大,力学性能降低,拉断力为0.073 N,伸长率为11.6%。     

非等通道横向挤压工艺制备AZ80/Al复合棒材（英文）

为了兼顾镁合金和铝合金的优异性能,采用非等通道横向挤压工艺在不同温度下制得AZ80/Al复合棒材。采用SEM和EDS技术及剪切冲头测试研究两合金的连接质量和连接强度。结果表明:挤压温度是影响合金界面键合质量的重要参数。当温度从250°C升高到300°C时,合金界面键合强度增加了37%,界面键合层厚度增加了4.5%。此外,此温升使成形载荷降低了13%。然而,硬度测试结果表明,此温升导致复合棒材的硬度降低了4%。     

涂覆速度和热处理对直接镀Pd键合Cu线性能的影响

利用扫描电镜、强度测试仪研究了键合铜线无卤直接镀钯工艺及镀钯键合铜线性能,分析了涂覆速度、热处理及张力对直接镀钯铜线拉断力、伸长率和表面质量的影响。结果表明：无卤直接镀钯工艺可获得镀层均匀的镀钯键合铜线;涂覆速度为80～90 m/min时,镀钯铜线具有适当的厚度和良好的表面质量;随热处理温度提高,直接镀钯铜线拉断力降低,伸长率增加;当热处理温度为450 ℃时,表面钯原子扩散速率加快,线材强度增加,其表面颜色由金属钯色变为灰铜色;当热处理温度为470 ℃时,镀钯铜线晶粒粗大,力学性能降低;热处理过程中张力小于0.020 N导致线材表面机械损伤,张力大于0.035 N时造成线材表面波浪纹缺陷。当热处理温度为430 ℃,张力为0.025～0.030 N时,0.020 mm镀钯铜线具有优异的性能。     

Si3N4/Ti/Cu/Ni/Cu/Ti/Si3N4二次部分瞬间液相连接强度

采用Ti/Cu／Ni中间层对Si3N4陶瓷进行二次部分瞬间液相(PTLP)连接，研究连接工艺参数对Si3N4／Ti/Cu／Ni连接强度的影响，同时研究了连接强度随试验温度的变化规律。结果表明，在该试验条件下，室温连接强度随着二次连接温度的提高和二次保温时间的延长而提高，改变连接工艺参数对Si3N4／Ti/Cu／Ni二次PTLP连接界面反应层厚度无明显影响；连接强度在试验温度400℃时达到最大，随后随试验温度升高，连接强度降低，但在800℃前，其高温强度具有很好的稳定性。     

超声引线键合PZT驱动信号采集分析系统

根据超声引线键合实验平台电路结构,设计了PZT(压电陶瓷)驱动信号采集电路.在此基础上开发了基于LabView和Matlab的信号采集分析系统.针对PZT驱动电压和电流信号特征,提出了瞬时频率、相差和有效值曲线的计算方法,获得了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PZT驱动信号.     

PZT陶瓷粉末低电压电磁压制实验研究

以PZT陶瓷粉末为研究对象,采用间接加工方式对其进行低电压电磁压制成形,在成功压制出高密度制品的基础上,分析了电压、电容、毛坯尺寸、压制次数等参数对压实密度的影响。研究结果表明,PZT陶瓷粉末低电压电磁压制存在一个可成形的放电电压范围,在此范围内,压制密度先随电压增加而增加,烧结性能也不断得到改善,最终使得烧结后陶瓷制品密度提高;但电压越高,制品密度增幅趋缓,至最佳放电电压后,压制密度开始下降,而制品密度则急剧下降;同样,增加电容也能一定程度地提高PZT陶瓷粉末压实密度并改善其烧结性能,降低最佳放电电压;其他放电参数不变的条件下,制品高径比越大,压实密度越低,且最佳放电电压提高,烧结后制品密度降低;两次压制可以有效提高压制密度,降低最佳放电电压,改善陶瓷坯体的烧结性能,并最终提高功能陶瓷制品致密度,在设备能量不足的情况下,两次压制是一种获得高致密PZT陶瓷制品的有效方法;相比静力压制,低电压电磁压制能提高PZT陶瓷坯体密度,并改善陶瓷体的烧结性能。     

PZT超细陶瓷微粒/硬脂酸复合LB膜及超薄膜的制备和性能研究

用胶体化学的方法获得PZT溶胶,利用LB技术制备PZT超细陶瓷微粒/硬脂酸复合LB膜,热处理后得到PZT超薄膜.由π-A曲线确定了具体的拉膜工艺参数和条件,由紫外-可见吸收光谱和AFM照片对复合LB膜和超薄膜进行表征和性能检测.结果表明:超薄膜中PZT超微粒排布较均匀,覆盖度较高;复合膜层均匀,在194 nm和256 nm处均有较强的吸收峰.     

基于压电陶瓷驱动器(PZT)驱动的二维微动工作台系统及控制方法的研究

介绍了基于PZT驱动的二维微动工作台，该微动台采用双柔性平行四连杆结构。用ANSYS对其进行有限元分析，使用自制的电容位移传感器进行位移检测，采用前馈与模糊控制相结合的复合控制方法对系统进行控制，结果表明：该控制方法既具有开环控制的稳定性，又具有闭环控制高精度的特点。实验证明了该方法的有效性。     

压电陶瓷传感器二维微量进给机构的试验研究

通过试验对压电陶瓷传感器（PZT）驱动的二维微量进给机构进行了研究，并给出了压电陶瓷传感器驱动电源及微量进给机构的设计方案和性能。切削实验表明，采用二维微量进给机构能有效提高加工精度。     

注塑成型制品熔接痕强度预测方法的研究

分析了注塑制品熔接痕的结构特点,确定弱黏结是影响熔接痕强度的最重要因素;利用Fick扩散定律描述两聚合物熔体前沿接触界面处的分子链扩散运动,用SL格子流体理论计算两聚合物熔体的混合自由能,用Guggenheim经验公式计算两熔体前沿接触界面的表面自由能,建立了无定型聚合物注塑制品的熔接痕的强度预测模型。哑铃试样的强度实验表明:用该数学模型计算的熔接痕的黏结度与实验结果基本吻合。所建立的模型可作为在实际生产中有效的预测工具。     

层状爆炸金属复合材料的界面特性与金相观察

借助金相观察简要叙述了层状爆炸金属复合材料的结合波形、漩涡区，界面熔化等结合界面形貌，并介绍了层状爆炸金属复合材料金相样品取样，腐蚀观察应注意的问题。     

6061/AZ31B/6061对称复合板的组织与力学性能研究

本文在理论分析与模拟计算的基础上,通过热轧制备了6061 Al/AZ31B Mg/6061Al对称复合板,并对其组织结构和力学性能进行了研究。首先通过经典复合板理论计算得到了复合板中6061Al的最佳包覆率,再通过有限元方法模拟得到了复合板的最佳压下率。依据理论分析和仿真计算得到的铝的最佳包覆率和复合板的最佳压下率,对6061 Al/AZ31B Mg/6061Al复合板进行组坯,并在不同轧制温度、不同压下率和不同退火时间下进行了轧制实验,最后对实验得到的复合板进行了微观组织、拉伸性能和能谱分析。结果表明,在复合板的复合界面处的镁层中发现了再结晶晶粒,且界面上形成了由Mg17Al12和Mg2Al3组成的金属间化合物;随着轧制压下率的增大,6061 Al/AZ31B Mg/6061Al复合板的拉伸强度、延伸率和界面扩散厚度显著增大;随着轧制温度的升高,复合板的拉伸强度、延伸率和界面扩散厚度也增大;而随着退火时间的增加,复合板的拉伸强度降低,但界面扩散厚度增加。     

铜与45钢扩散接合的研究

利用自制小型真空扩散接合装置研究了铜与45钢的扩散接合,并对接合区的原子迁移行为及组织和硬度变化进行了分析。结果表明:铜与45钢实现扩散接合的最佳工艺参数为:T=800～850℃,p=3MPa,t=15～30min。     

摩擦焊接头常见缺陷及其超声检测

论述了摩擦焊接头中容易出现的未熔合、弱接合等缺陷及其成因，以及目前用于摩擦焊接头无损评价的超声检测方法。