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第1章 绪论 1

1.1 新技术革命浪潮下的微电子制造 1

1.2 现代微电子制造业中的封装互连 4

1.3 微电子封装测试和可靠性 10

1.4 微电子封装互连的发展趋势 12

1.5 超声键合机理与技术研究 16

参考文献 24

第2章 换能系统振动特性有限元分析 25

2.1 压电材料结构的有限元方法 25

2.2 换能系统有限元模型 28

2.3 模态分析 30

2.4 谐响应分析 41

参考文献 43

第3章 换能系统多模态特性实验研究 44

3.1 测试方法 44

3.2 测试结果 46

3.3 键合工具响应振型与运动轨迹分析 50

3.4 多模态特性对键合质量的影响 52

3.5 换能系统多模态产生原因及抑制建议 55

参考文献 59

第4章 换能系统优化与设计 61

4.1 基本结构尺寸计算 61

4.2 基于频率灵敏度方法的系统结构优化 65

4.3 加工与装配 68

4.4 设计实例 69

参考文献 74

第5章 PZT换能系统的特性和行为 75

5.1 换能系统等效电路与电学导纳特性 75

5.2 阻抗分析仪测试换能系统的电学特性 82

5.3 加载电压对PZT压电换能器稳态电学特性的影响 87

5.4 环境温度对PZT压电换能器稳态电学特性的影响 90

5.5 连接松紧度对PZT压电换能器稳态电学特性的影响 93

5.6 超声换能系统的稳态响应与速度导纳 97

5.7 超声换能系统的实际加卸载过程 100

5.8 超声换能系统的俯仰振动 103

5.9 劈刀的振动模态 110

5.1 0换能系统电学输入的复数表示 117

5.1 1实际引线键合过程换能系统的能量输入 122

参考文献 125

第6章 超声键合界面快速形成机理 128

6.1 超声振动激活金属材料位错的观察 128

6.2 原子扩散体系的激活能及快速通道机制 134

6.3 超声界面快速扩散通道机理 143

参考文献 146

第7章 扩散键合界面强度构成与演变规律 148

7.1 界面原子扩散层厚与微结构强度构成 148

7.2 超声键合过程多参数与键合界面微结构演变规律 155

7.3 超声键合系统阻抗／功率特性 164

参考文献 175

第8章 热超声倒装键合界面规律与键合工具设计 176

8.1 热超声倒装实验平台的搭建 176

8.2 多点芯片热超声倒装键合的实现 177

8.3 倒装凸点的热超声植球工艺探索 180

8.4 倒装界面、键合工具、工艺的协同 181

参考文献 183

第9章 倒装多界面超声传递规律与新工艺 184

9.1 倒装二键合界面TEM特性与界面扩散 184

9.2 倒装二界面性能分析与工艺新构思 188

9.3 基板传能与基板植球倒装实现与传能规律 192

9.4 热超声倒装二界面传能规律分析 195

9.5 热超声倒装键合过程多参数影响规律 198

参考文献 200

第10章 热超声倒装键合实验系统及其相关技术 201

10.1 热超声倒装键合试验台 201

10.2 超声在变幅杆-工具中的传递 208

10.3 超声在倒装界面间的传递过程 215

10.4 热超声倒装键合过程监测系统 229

10.5 键合过程监测系统数据采集和分析 237

10.6 金凸点-焊盘界面的有限元模型及其求解 244

10.7 键合力和超声振动对键合面应力分布的影响 250

10.8 键合强度的形成机理 255

参考文献 263

第11章 热超声倒装键合工艺优化 266

11.1 超声功率对热超声倒装键合的影响 266

11.2 键合力对热超声倒装键合的影响 270

11.3 键合时间对热超声倒装键合的影响 273

11.4 超声作用下金凸点的变形测量 276

11.5 热超声倒装键合的典型失效形式 279

11.6 新型热超声倒装键合工艺的提出 282

11.7 阶梯式键合参数加载过程对倒装键合强度的影响 283

参考文献 291

第12章 引线键合过程的时频分析 293

12.1 新的解决方案——时频分解 293

12.2 键合压力改变对键合强度的影响 299

12.3 劈刀松紧度影响的时频特征 321

12.4 换能系统俯仰振动的时频特征 333

参考文献 337

第13章 换能系统与键合动力学的非线性检测与分析 340

13.1 工艺窗口与非线性过程 340

13.2 锁相非线性 342

13.3 换能系统的非平稳加载 345

13.4 动力学系统的实验建模与键合工具对换能系统的非线性作用 346

13.5 加载边界条件以及滑移／黏滞现象 351

13.6 相关分析及其应用 354

13.7 关联维数分析及其应用 359

13.8 键合动力学细节判断与认识 368

13.9 Lyapunov指数分析及其应用 377

参考文献 381

第14章 加热台温度引起对准误差的检测与消除 383

14.1 热超声倒装键合机的视觉系统 384

14.2 系列图像的预处理和基本评价 387

14.3 图像整体抖动的Weibull模型 391

14.4 图像的错位和畸变 395

14.5 加热条件下系列图像的整体和局部运动 405

14.6 吹气装置的实验研究 411

参考文献 418

第15章 基于高速摄像的EFO打火成球实验研究 421

15.1 研究背景 421

15.2 打火成球过程研究实验系统 423

15.3 球形成过程的分析 429

15.4 高尔夫球形成规律实验研究 438

15.5 打火成球过程的热能量利用估算 447

参考文献 459

第16章 三维叠层芯片的互连 461

16.1 摩尔定律与叠层芯片互连 461

16.2 压电底座激振装置 463

16.3 激励源与激振信号 464

16.4 叠层芯片一阶固有频率的实验判别 473

16.5 红外测温的可行性与加热台的升温 479

16.6 加热升温的建模与芯片结构测温实验结果 481

16.7 叠层芯片引线键合动力学条件的讨论 489

参考文献 491

第17章 悬臂键合与铜线互连 493

17.1 超声驱动电信号分析 493

17.2 悬臂键合芯片挠度及键合点形貌特性 495

17.3 悬臂键合强度与界面结构分析 497

17.4 提高悬臂键合强度的工艺研究 499

17.5 铜线悬臂键合特性与规律 505

17.6 Cu线键合界面的微区X衍射与HRTEM测试与分析 509

17.7 界面Cu-Al金属化合物形成条件及其晶体结构特性 511

17.8 铜线键合界面特性与键合强度的关系 519

17.9 Cu线和Au线键合界面微观特性与性能比较 519

参考文献 524

第18章 引线成形过程的研究 528

18.1 引线成形过程的研究现状 528

18.2 基于高速摄像的引线成形过程实验研究 529

18.3 引线成形过程的有限元分析 558

参考文献 573

第19章 基于FPGA的超声发生器设计与实现 575

19.1 超声发生器的研究现状 575

19.2 超声发生器的建模与仿真 581

19.3 超声发生器的频率控制 594

19.4 基于FPGA的智能超声发生器设计 606

19.5 智能超声发生器的性能测试 621

参考文献 631