倒装芯片键合头静态力学特性研究与结构优化

键合头是倒装键合设备的核心功能部件,主要用于完成芯片的拾取、传送、蘸胶和键合。针对键合头常因结构刚度不足在冲击载荷的作用下产生较大的结构弹性变形和残余振动的问题,采用有限元法研究了键合头的静态力学特性,并运用基于参数灵敏度技术的优化方法对薄弱环节进行了多目标优化。结果表明:优化前的键合头最大变形量超出了键合头±10μm的设计要求,拾取臂的长悬臂结构刚度不足是导致大变形的主要原因。针对薄弱环节优化后的键合头最大变形量为8.186μm,且结构质量减少了13.2%,满足设计要求。文中研究方法有效改善并提高了键合头的静态力学特性,对键合机整体的优化设计有重要意义。

基于灵敏度及层次分析法的键合头多目标结构优化

为满足保证键合头动态特性、避免共振条件下达到结构轻量化设计要求,提出基于灵敏度计算参数优选及基于层次分析法最优解提取相结合的多目标优化设计方法。通过有限元仿真计算与模态实验结合研究键合头动态特性验证有限元模型精度。针对拾取臂部件设计参数进行灵敏度分析并提取优化设计变量。用多目标遗传优化算法对拾取臂以一阶固有频率、结构质量为目标优化计算,用层次分析法优选出最佳优化方案。结果表明,优化后拾取臂一阶固有频率提高27.1%,结构质量减轻8.9%,且键合头已避开共振频段达到设计要求。该研究方法具有较高的精度及应用价值。