HgCdTe探测器In焊凸点的失效及有限元分析

卫星工作时,由斯特林机致冷的HgCdTe中长波红外探测器会经受从-173℃以下到常温的成千上万次温度循环.由于不同材料的热膨胀系数(TEC)不匹配,这样就会造成电极封装的疲劳和失效,进而影响卫星的正常工作.利用中科院上海技术物理研究所研制的温度循环设备TCE-a,模拟了真空环境下的斯特林制冷机的开关机模式,发现了In焊凸点的两种失效模式.运用有限元方法,对In焊凸点的失效进行了力学分析.

一种应用于多芯片组装（MCM）工艺焊凸制造的光刻设备

一种应用于多芯片组装（ＭＣＭ）工艺焊凸制造的光刻设备Ｅ·Ｃｕｌｌｍａｎｎ，ｋａｒｌ：ｓｕｓｓ随着消费类和军事运用要求的提高，需增加芯片设计中的Ｉ／Ｏ（输入／输出）量。引线键合是现行的连接芯片与引线框架的方法。然而，当Ｉ／Ｏ间距接近１００μｍ时，引线键...

C4NP-无铅倒装晶片焊凸形成生产工艺与可靠性数据(英文)

受控倒塌芯片连接新工艺是一种由IBM公司开发、由Suss Micro Tec公司推向商品化的新型焊凸形成技术。受控倒塌芯片连接新工艺采用各种无铅焊料合金致力于解决现有的凸台。形成技术限定,使低成本小节距焊凸形成成为可能。受控倒塌芯片连接新工艺是一种焊球转移技术,熔焊料被注入预先制成并可重复使用的玻璃模板(模具)。这种注满焊料的模具在焊料转入圆片之前先经过检查以确保高成品率。注满焊料的模具与圆片达到精确的接近后以与液态熔剂复杂性无关的简单工序转移在整个300mm(或300mm以下)圆片上。受控倒塌芯片连接新工艺技术能够在焊膏印刷中实现小节距凸台形成的同时提供相同合金选择的适应性。这种简单的受控倒塌芯片连接新工艺使低成本、高成品率以及快速封装周期的解决方法对于细节距FCiP以及WLCSP凸台形成均能适用。

形成倒装芯片焊点的铜接线柱焊凸(SBC)法

在倒装芯片应用中生长晶圆焊凸的工艺中对于间距较小(即小于150μm)、具有数个尺寸为150μm的焊凸,倒装前的焊锡涂敷好坏对产品的良率和可靠性起着重要作用。因为,如果涂敷的焊锡体积不均匀,就经不起涂敷过程中为确保涂敷在引线框上焊锡的完整和体积一致性而引入的强制视像系统检查,从而降低产出率。这就是一些组装工艺正设法减少或取消这些限制的原因。另一方面,采用直接熔化焊凸的方法来形成焊点是一种速度较快的工艺,但在保证回流处理后的离板高度方面有缺点,导致在温度和功率循环测试中的表现较差。介绍的采用铜接线柱焊凸(SolderBumponCopperStud;SBC)法解决了这些问题;对于那些需要倒装的组装工艺而言,这是可保障其制造性较佳的解决方案。介绍采用铜接线柱焊凸(SBC)工艺在附着在倒装芯片上的金属基片和焊凸之间形成焊点的新方法,利用铜接线柱焊凸技术再配合晶圆级的焊锡丝印工艺在半导体上预先形成焊凸。这是替代电镀焊凸工艺一种别具成本效益的方法。

汽车传动轴铝合金平衡片凸焊技术研究

采用中频逆变凸焊机对铝合金平衡片与φ114 mm×2.5 mm传动轴进行凸焊试验,设计专用凸焊电极,分析了凸焊电极、电极压力及焊接参数对焊接质量的影响。研究表明,采用匹配的凸焊电极可以避免轴管表面烧损缺陷的产生,保证两凸点电流均匀分配,实现良好焊接;随着电极压力的增加,传动轴径向变形量基本呈上升趋势,电极压力<6 500 N时,传动轴径向变形量<0.1 mm,满足使用要求;焊接电流38 kA,焊接时间140 ms,电极压力4.6 kN连续焊接25个焊点,平衡片破坏扭矩均大于90 N·m,焊点一致性较好。

内压薄壁圆柱壳电阻凸焊接头疲劳寿命研究

为提高凸焊接头在使用过程中的安全性能,笔者采用有限元法和等效结构应力法,对内压薄壁圆柱壳电阻凸焊接头疲劳寿命预测方法进行了研究。提出了一种考虑预压载荷对圆柱壳形状影响的建模方法,计算了不同预压载荷下的筒体变形和凸焊接头疲劳寿命。研究结果表明薄壁圆柱壳在凸焊接头处的变形对凸焊接头疲劳寿命有显著影响。建议在制造中采取措施减小焊接过程对圆柱壳在开孔区的变形的影响,从而使凸焊接头获得较高的疲劳寿命。

液力变矩器定位柱凸焊工艺研究

液力变矩器定位柱凸焊焊点剪切力达到设计要求且稳定至关重要。主要通过优化焊接参数解决定位柱凸焊剪切力不稳定的问题,经验证改善效果不明显;优化薄板侧焊接电极尺寸和材料后,凸焊焊点剪切力改善效果明显,但焊接质量不稳定;最终提出优化定位柱凸环直径的方法,发现凸环直径是影响凸焊焊点剪切力的关键因素,经理论计算和实际验证相结合确定了最优的凸环直径,达到了批量生产要求。

真空电阻凸焊预压阶段的有限元数值模拟

许多MEMS元件需要在真空条件下才能保持良好的性能,采用真空电阻凸焊技术可以达到相当好的真空密封效果。真空电阻凸焊预压阶段采用不同凸焊筋角度和不同预压力对凸焊最终质量都有很大的影响。根据MEMS元件凸焊的具体情况,建立了一个二维有限元凸焊模型,通过对不同预压力和不同角度凸焊筋顶角的有限元接触分析,得出不同预压力和凸焊筋顶角的凸焊筋塑性变形和接触压力分布状况等结果,并通过分析结果得出预压力和凸焊筋顶角对预压变形和接触应力分布的影响规律。文中的结果为凸焊机理研究和MEMS元件凸焊封装外壳的优化设计打下了良好的基础。

多点凸焊熔核形成过程数值模拟及应用

建立了多点电阻凸焊过程的热电耦合ANSYS模型,指出了在多点凸焊过程中电流出现明显的分流现象.发现了在通电焊接的过程中,受温度和压力综合影响,上工件与下工件的接触点电流密度最大,两侧电流密度值则呈明显下降趋势.并以金属波纹填料凸焊过程为应用实例,对该过程热学和电学行为进行了定量的分析.结果表明,在0.17 mm厚的304不锈钢孔板波纹填料板的凸焊过程中,数值模拟得到的不同时刻熔核温度场、熔核尺寸与实测结果吻合良好,此方法可为多点凸焊工艺参数设计和优化提供理论依据.

基于多场耦合的车门铰链凸焊过程有限元仿真

凸焊被用于连接某车型的车门铰链和加强板。针对实际生产现场中车门铰链在焊接装配后出现的上下铰链不同轴问题,基于ANSYS软件,建立了基于多场耦合的凸焊过程数值仿真模型,通过直接耦合法和顺序增量耦合法交互,完成了结构、电、热三场耦合分析,并与实际测量数值对比,获得良好仿真效果。

轿车车门铰链焊接变形分析 I.基于复合有限元法的凸焊工艺过程模拟

作为轿车车门铰链凸焊焊接变形研究工作的一部分,根据轿车车门凸焊的具体情况,建立了一个二维有限元凸焊模型。并通过一个复杂的复合有限元分析流程,对整个凸焊工艺过程进行了完整的分析,得到了凸焊凸点压溃过程,凸焊焊核成形过程以及焊后温度场分布等一系列结果。并将模拟得到的成形焊核与试验结果相比较,得到了较好的结论。文中的研究结果将为接下来的凸焊焊后残余应力和焊接变形分析打下良好的工作基础。

真空电阻凸焊过程的有限元模拟分析

采用真空电阻凸焊进行MEMS器件的封装,可以提高成品率,降低成本.针对MEMS真空电阻凸焊过程建立热、电、结构三场耦合的有限元模型,通过分析得到凸焊筋的压溃过程、焊核的形成过程等一系列结果.结果表明,凸焊筋的压溃主要发生在通电过程的前半部分时间内,而以后的通电时间主要是凸焊筋部分金属熔化,最终形成凸焊焊核的过程.在此基础上分析凸焊筋角度对焊接质量的影响,凸焊筋角度为60°时得到的焊核较大.最后进行焊接以及焊后拉伸试验,试验结果与模拟结果一致.

合金元素表面富集对高强钢螺母凸焊性能的影响

研究了合金元素在高强钢SPFC440表面富集情况及其对螺母凸焊性能的影响。结果表明,Mn元素在SPFC440表面富集明显,表层Mn元素为母材中的8.5倍,使材料表层碳当量增加,造成螺母凸焊扭矩下降28%;控制高强钢中Mn元素表面富集程度,是提高高强钢螺母凸焊性能的重要手段。

轿车车门铰链的焊接变形 II.凸焊焊后残余应力及变形分析

针对轿车车门凸焊后会产生焊接变形的具体情况,建立了一个铰链和加强板的二维有限元凸焊模型。利用凸焊工艺过程分析得到的凸焊焊接温度场分布结果,在自由状态下对模型进行了热应力分析,获得了凸焊焊接热变形和焊后残余应力的分布情况。并结合轿车车门焊接的实际,分析了焊后车门铰链的变形趋势,取得了与试验结果相一致的结论。

铝合金电阻凸焊过程直接模拟

文中采用ANSYS对电阻凸焊过程进行直接模拟,选用plane223单元同时模拟热、电、结构耦合过程,模拟焊核尺寸与试验结果基本吻合,验证了模拟算法的正确性.结果表明,预压阶段的最大应力、应变位于凸焊筋周围,最大应力超过材料屈服极限,凸焊筋周围形成塑性变形区;通电焊接过程,最高温度位于凸焊筋与封装盖板的贴合面上,随着温度升高凸焊筋迅速压溃,通电后半阶段为焊核形成阶段,最终得到的熔深为1.42 mm;直接模拟电阻凸焊过程可以为选择合理的凸焊工艺参数提供良好的理论依据.

真空电阻凸焊温度场有限元分析

凸焊过程中凸焊筋的温度分布直接影响凸焊筋的压溃过程,从而影响最终的焊接质量.基于ANSYS有限元分析软件,建立了用于真空电阻凸焊瞬态热过程分析的电热耦合有限元模型,分析了真空电阻凸焊的热电耦合过程,得到了焊接过程的热历程以及焊件各部位的温度分布,分析中考虑了随温度变化的材料特性参数、相变问题等.在此基础上分析了不同凸焊筋距离的双凸焊筋结构的温度场分布,得出凸焊筋距离对温度场分布的影响,为MEMS元件凸焊封装外壳的优化设计提供理论依据.

摩托车减震器凸焊工艺

研究摩托车减震器凸焊工艺,分析工件凸台设计、凸焊电极形状和焊接规范参数对摩托车堵头与安装环凸焊接头质量的影响。通过试验确定的凸焊工艺可以满足焊件纵向极限拉力的产品要求。

螺母与钢、镀锌和镀铝薄板凸焊的研究

本文根据机械标准件行业新开发的焊接螺母技术要求,先后对DIN928方形螺母、DIN929六角形螺母与厚度0.5～4mm钢板,0.5～2mm镀锌和镀铝薄板进行了凸焊性能试验研究。试验结果表明,凸焊工艺稳定,凸焊接头质量良好。接头的抗扭强度达到和超过了DIN928,DTN929标准。从系列试验中获得了最佳凸焊工艺规范和技术措施。

凸焊电流对高强钢螺母凸焊焊点质量的影响

通过对M10圆形四角螺母和DP590钢板的螺母凸焊焊接试验,分析了凸焊电流对焊点尺寸以及焊点质量的影响,并利用Sorpas软件模拟了螺母凸焊焊接过程,研究了凸焊电流对焊点峰值温度分布、组织分布以及焊点裂纹敏感系数的影响。研究结果表明:随着凸焊电流的增大,凸焊焊点的焊核尺寸是明显增大的。当焊接电流增大到一定程度后,继续增大焊接电流,焊核尺寸变化不明显,但是会使飞溅增大,使焊核中形成孔洞,而且会使螺母表面出现较为严重的烧损。电流较小时,焊点开裂倾向相对大的地方是在钢板母材上,而电流较大时,开裂倾向最大的区域是在螺母凸点根部内侧。