低功耗检测CO_(2)的MEMS红外光源结构设计与仿真

传统的二氧化碳传感器存在着体积大、功耗高等问题,近年来随着半导体技术和材料的发展,MEMS技术逐渐成为传感器的研究重点。研究并设计了一种适用于二氧化碳传感器的微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)红外光源芯片结构,采用硅(Si)作为基底,氧化硅(SiO_(2))-氮化硅(Si_(3)N_(4))-氧化硅(SiO_(2))作为红外光源的支撑层材料,辐射区的加热电阻采用延展性良好的铂(Pt),以铝(Al)为电极。光源的支撑层采用四轴大圆角悬空结构,极大减少了辐射区热量向衬底的热传导且稳定性较好,通过有限元仿真分析,该光源具有低功耗和结构稳固的特点。

多芯片子系统壳体焊缝气密性

介绍了多芯片子系统壳体的技术要求,采用不同的Al-Si复合材料加工成统一结构,进行激光焊接,并对焊件进行检漏,研究了Al-Si复合材料的特性.结果表明,随着Si元素含量增加,从Al-40Si到Al-50Si,Al-60Si复合材料,焊缝氦泄漏率逐渐增大,即焊缝密封性逐渐降低;烧结密度是影响焊缝气密性最主要的因素,随着烧结密度增大,焊缝气密性迅速提高;随着粉末粒度增大,复合材料的焊缝氦泄漏率缓慢增大,即焊缝气密性缓慢降低,用5μm粉末为原料进行热压烧结,制得Al-50Si复合材料的密度高达99.6%TD,焊缝氦泄漏率为0.98×10-9Pa·m3/s,满足了多芯片子系统壳体气密封装要求.

基于改进YOLOv8n的钢表面缺陷检测模型

针对钢表面缺陷尺寸微小且与背景重合度高而导致的传统缺陷检测算法存在漏检和错检的问题,本文提出了一种基于YOLOv8n改进的钢表面缺陷检测算法。首先,使用全维动态卷积ODConv构建C2f-ODConv模块,在多维度提取钢表面的缺陷特征,增强网络全域特征提取的能力,同时引入基于NWD(Normalized Wasserstein Distance)度量方式的损失函数,提高网络对钢表面缺陷的定位准确度;其次,通过减少网络头部卷积次数,提出新的检测头Light-Detect减少模型的资源占有率,提高模型检测的实时性;最后,在SPPF后加入CBAM注意力机制从而在不同图层上提高特征之间的耦合性。实验结果表明,文中所提算法YOLOv8n-Eff在钢表面缺陷数据集NEU-DET上的mAP(mean Average Precision)值达到78.6%,与YOLOv8n算法相比较,mAP提高了3.2%,计算量减少了2.4 G,并且裂纹目标缺陷的AP值提升了10.8%。结果验证了YOLOv8n-Eff算法可以提升钢表面目标缺陷的平均检测精度,降低漏检率并减少模型计算量,有效满足钢表面缺陷检测的需求。

Al-Si电子封装材料粉末冶金法致密性研究

采用粉末冶金方法研究Al-Si复合材料的烧结行为.结果表明：随着Si含量从40％分别增加至50％,60％时,Al-Si复合材料的烧结致密度从99.7％逐渐降低至99.0％;随着粉末的中位粒度增大,Al-Si复合材料的烧结密度略有降低,但差别不十分明显;随着烧结温度的提高,材料致密度明显增加,且最合适的烧结温度在550～600℃之间;随着烧结压力的提高,Al 50Si复合材料致密度明显增加,这是因为烧结压力增加时,球形粉末受挤压产生的塑性变形增加,有效地减小了粉末之间的间隙,从而增加了烧结材料的致密度,但最佳的烧结压力为60MPa,制得Al-50Si复合材料的致密度高达99.3％.

结构形式对多芯片子系统激光密封质量的影响

利用激光焊接的优点,采用ANSYS软件对多芯片子系统Al-50Si壳体与盖板(4047铝合金)激光密封的结构进行分析,并进行了实物验证.结果表明,结构形式是影响多芯片子系统激光密封质量的关键因素,方形结构激光焊缝应力比异形结构高出36%以上(根据ANSYS分析结果),实物验证的方形结构激光焊缝气密性比异形结构低一个数量级.其原因是激光焊接后,方形结构的焊缝因焊接应力产生了焊接裂纹,影响了焊缝的气密性.采用Al-50%Si复合材料制作的多芯片子系统壳体与4047铝合金盖板异形接头形式,可以有效地降低激光焊缝的应力,从而避免焊接裂纹的产生.结果表明,异形结构的焊缝氦泄漏率可以达到8.9×10-9Pa·m3/s,满足了多芯片子系统壳体气密封装要求.

球栅阵列(BGA)封装器件与检测技术

介绍了ＢＧＡ 封装器件的特点，重点讨论了ＢＧＡ 封装的检测技术，并建议在ＢＧＡ 组装过程中采用断层剖面或“倾斜式”Ｘ 光检测仪。

温度与镀层对Sn-Cu-Ni无铅钎料润湿性能的影响

采用润湿平衡法测定了在不同试验温度下Sn-Cu-Ni无铅钎料在Cu,Au/Ni/Cu,SnBi/Cu三种基板上的润湿时间和润湿力,研究了钎焊温度对Sn-Cu-Ni无铅钎料在不同基板上润湿性能的影响。结果表明,温度升高使Sn-Cu-Ni无铅钎料的表面张力减小,能显著缩短钎料在铜片上的润湿时间,提高润湿力;Ni/Au或SnBi等镀层能显著降低钎料/基板界面张力,因此Sn-Cu-Ni无铅钎料在Au/Ni/Cu或SnBi/Cu基板上的润湿性能优于在Cu基板上的润湿性能。

氮气保护对Sn-Cu-Ni-Ce无铅钎料润湿性的影响

基于润湿平衡原理测定了不同温度与不同气氛下Sn-Cu-Ni-Ce钎料在Cu基板上的润湿行为，研究了气氛、温度以及微量稀土元素Ce对其润湿性能的影响。结果表明。采用氮气保护时，Cu基板表面张力提高，钎料表面张力降低，润湿时间缩短了20％～50％，润湿力也显著提高；温度升高使Sn-Cu-Ni-Ce钎料的表面张力减小，显著缩短了钎料在Cu基板上的润湿时间；稀土元素Ce可显著降低熔融钎料的表面张力和钎料，基板间的界面张力，从而使Sn-Cu-Ni-Ce钎料的润湿性能较Sn-Cu-Ni钎料有了显著的改善。

基于LTCC技术的三维集成微波组件

低温共烧陶瓷(LTCC)技术和三维立体组装技术是实现微波组件小型化、轻量化、高性能和高可靠的有效手段.本文研究实现了基于LTCC技术的三维集成微波组件,对三维集成微波组件的立体互连结构、三维集成LTCC微波电路的垂直微波互连、微波多芯片模块(MMCM)的垂直微波互连等关键技术进行了重点阐述.研制出的三维集成微波组件的体积和重量分别比传统的二维平面LTCC集成微波组件减小40%和38%,电气性能相当.

不同尺寸对FCBGA元器件焊点可靠性有限元分析

采用有限元法对FCBGA器件焊点尺寸和焊点间距进行了优化模拟。研究发现,元器件整体的最大应力集中在阵列最拐角焊点的上表面上,该部位可能成为焊点裂纹的发源地。对焊点最大应力节点进行时间历程处理,发现应力松弛现象严重,且应力值随着温度循环加载具有累积迭加的趋势。焊点优化结果显示,焊点高度对应的应力值曲线具有明显的单调递减特性。模拟的焊点直径值和实际情况吻合,同时发现焊点直径为0.02mm时对应的应力值最小。焊点间距曲线单调性表现为单调递增性,因此,可以根据应力最小的原则来选择焊点尺寸。

温度与镀层对Sn-Ag-Cu无铅钎料润湿性的影响

采用润湿平衡法测试了Sn-Ag-Cu无铅钎料在两种试验温度下和三种基体上的润湿时间和润湿力,研究了钎焊温度对Sn-Ag-Cu无铅钎料在不同基体上润湿性能的影响.研究结果表明,温度升高显著提高无铅钎料对基体的润湿能力,在260℃时,Sn-Ag-Cu无铅钎料的润湿时间已接近Sn-Pb的润湿时间,润湿力大于Sn-Pb钎料的润湿力;Sn-Ag-Cu钎料在Ni/Au、SnBi镀层上的润湿时间明显小于在无镀层基体上的润湿时间,且Sn-Ag-Cu钎料在三种基体上的润湿时间分别较在235℃时下降了34%～67%.

热循环对片式电阻Sn-Cu-Ni-Ce焊点力学性能的影响

研究了在热循环试验条件下,片式电阻Sn-Cu-Ni-Ce焊点力学性能的变化规律以及不同含量的稀土元素Ce对Sn-Cu-Ni-Ce焊点力学性能的影响。结果表明,随着热循环次数的增加,片式电阻Sn-Cu-Ni-Ce焊点的剪切力逐渐降低;在长时间热循环条件下,焊点开始萌生裂纹,导致焊点可靠性下降。与此同时,添加微量稀土元素Ce可有效提高Sn-Cu-Ni-Ce焊点的力学性能,随着Ce元素含量的增加,焊点的力学性能逐渐提高,当Ce元素含量为0.05%左右时,焊点的力学性能最佳,且在长时间热循环条件下仍然优于其它焊点。

CBGA焊点热循环条件下的可靠性

研究了陶瓷球栅阵列(CBGA)器件在-55～125 ℃温度循环条件下的热疲劳寿命,采用光学显微镜研究了失效试件焊点的失效机制,分析了裂纹萌生和扩展的方式.结果表明,失效试件裂纹最先萌生于四周最外侧焊球上下界面外边缘处,随着循环次数的增加,裂纹沿该界面从焊球边缘向中心扩展,裂纹的萌生和扩展是该处应力应变集中、热循环和蠕变相互作用的结果.

基于Au基共晶焊料的焊接技术及其应用

采用BTU隧道炉对Au基共晶焊料(金锡、金锗)的焊接技术及在TR组件应用情况进行研究分析,并进行了显微镜观察、X-ray检测。试验结果表明:通过隧道炉进行的Au基共晶焊料的焊接润湿角小于90°,呈R角,焊透率均能达到95%以上,具有很低的空洞率,剪切强度远大于砷化镓本身材料的强度,生产效率高,能够满足产品的大批量生产应用。

微量元素对无铅钎料性能影响的研究现状与发展趋

对国内外无铅钎料的研究与应用进行了综述,主要介绍了国内外研究者通过添加各种微量元素(特别是Ga,In,Ti,Mn,Co,Al以及各种稀土元素等)改善与提高无铅钎料的物理性能、钎焊性能的研究成果,同时简述了微量元素对无铅钎料显微组织的影响、无铅钎料在应用过程中出现的新问题以及解决方法,并对国内未来无铅钎料的发展趋势进行了分析与展望。

细间距器件SnAgCu焊点热疲劳性能研究(英文)

通过试验和数值模拟两种方法分析细间距器件SnAgCu焊点的热疲劳寿命。采用-55～125℃温度循环试验,发现SnAgCu焊点疲劳寿命约为1150次。基于Anand方程和Wong方程两种本构模型,针对两类疲劳寿命预测方程进行对比研究。结果显示,基于两种模型计算的SnAgCu焊点应力时间历程曲线具有相类似的趋势,但是应力值有较大差别。针对两类疲劳寿命预测方程,结合试验研究分析焊点的疲劳寿命,基于Wong方程结合双蠕变模型计算的疲劳寿命值和试验结果吻合良好,而基于Anand方程结合Engelmaier修正的Coffin-Mason方程计算的疲劳寿命略高于试验结果。

激光钎焊及其在表面组装技术中的应用

介绍了激光钎焊的机理、激光钎焊热源的种类、激光钎焊在表面组装技术中的应用,并讨论了表面组装技术中激光钎焊的国内外研究现状。通过综合分析指出:激光钎焊方法具有其他再流焊方法不可比拟的优点,局部加热使得在高密度基板上钎焊热敏感和吸热元器件成为可能,并可以减少焊点间的桥连;而快速加热、快速冷却可以在钎焊时产生良好的显微组织从而提高焊点的抗疲劳性能,因而激光钎焊技术在微电子焊接领域应用前景广阔。半导体激光的波长短、电光转换效率高、结构紧凑、维护简单,必将成为激光钎焊今后的主要发展方向。

热循环对CBGA封装焊点组织和抗剪强度的影响

陶瓷球栅封装阵列(CBGA)器件的陶瓷基器件与印刷电路板之间膨胀系数的差异是导致焊点失效的主要因素,其可靠性一直是CBGA封装器件制造时需重点考虑的问题。研究了在-55～125℃热循环试验条件下,热循环对CBGA封装焊点的组织变化及对抗剪强度的影响。结果表明,随着热循环次数的增加,焊点的抗剪强度不断下降;随着热循环次数的增加,CBGA封装焊点在焊球边缘处开始萌生裂纹,然后裂纹沿着晶界扩展,最终导致完全失效。与此同时,焊点的组织变化的微观机制表现为焊点晶粒不断地长大,组织粗化,金属间化合物层逐渐增厚。

航空器制造中的焊接技术

近几十年来,飞机、发动机、机载设备的飞速发展推动了焊接技术的发展,不同学科工程技术的借鉴以及焊接技术本身发展的推动,也促使新的焊接技术以及包括焊接技术在内的组合工艺的发展,从而使许多新材料、新结构在航空工业中得到应用。焊接已成为航空制造工程中最重要的连接方法之一。

Sn-Ag-Cu-Ce钎料润湿性能及焊点力学性能研究

基于润湿平衡原理研究了微量稀土元素Ce对Sn—Ag—Cu—Ce无铅钎料在Cu基板上润湿性能的影响规律，研究了Sn-Ag—Cu—Ce焊点的力学性能及断口形貌。结果表明，随着稀土Ce含量的增加，钎料在Cu基板上的润湿时间逐渐缩短，润湿角逐渐减小，当Ce的质量分数在0．03％～0．05％时，Sn—Ag—Cu—Ce钎料的润湿性能较好。且当Ce的含量为0．03％左右时，Sn—Ag—Cu—Ce焊点的力学性能达到最佳值，焊点断口呈现均匀的韧窝形貌，断裂方式以韧性断裂为主。