没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
温馨提示
通过对超声波线焊中的界面接触,以及拉脱实验中的界面分离现象进行分子动力学模拟,从微观角度探讨了超声波线焊的机理。由于实际焊接区域处于平面应变的受力状态,模拟时建立两维的原子模型,采用Sutton-Chen势能函数描述金原子之间的相互作用。模拟结果表明,超声波线焊时由于金线与焊盘之间的紧密接触,产生强大的原子间作用力,从而导致牢固的界面键合,这是超声波线焊的微观机理。将有限元分析和分子动力学模拟相结合,可以计算超声波线焊的界面焊接强度,其结果与拉脱实验相符合。
资源推荐
资源详情
资源评论
中国机械工程第
21
卷第
20
期
2010
年
10
月下半月
电子封装中超声波线焊机理的分子动力学模拟研究
丁勇
1
.J
L
树清
1
金章教
2
郑荣跃
1
1.宁波大学,宁波,
315211
2.
香港科技大学,九龙,香港
摘要:通过对超声波线焊中的界面接触,以及拉脱实验中的界面分离现象进行分子动力学模拟,从
微观角度探讨了超声波线焊的机理。由于实际焊接区域处于平面应变的受力状态,模拟时建立两维的
原子模型,采用
Sutton-
Chen
势能函数描述金原子之间的相互作用。模拟结果表明,超声波线焊时由
于金线与焊盘之间的紧密接触,产生强大的原子间作用力,从而导致牢固的界面键合,这是超声波线焊
的微观机理。将有限元分析和分子动力学模拟相结合,可以计算超声波线焊的界面焊接强度,其结果与
拉脱实验相符合。
关键词:超声波线焊;分子动力学;接触压力;焊接强度
中图分类号:
TN305
文章编号
:1004--132X(2010)20--2496--05
Molecular
Dynamic
Simulation
on
Mechanism
0
1'
Ultrasonic
Wire
Bonding
in
Electronic
Package
Ding
Yong
1
Kong
Shuqing
1
Kim
Jang-Kyo2
Zheng
Rongyue
1
1.
Ningbo
University
,
Ningbo
,
Zhejiang
, 315211
2.
Hong
Kong
University
of
Science
and
Technology
,
Kowloon
,
Hong
Kong
Abstract:
The
microscopic
mechanism
of
ultrasonic
wire
bonding
was
investigated
by
molecular
dynamics
simulation
on
the
interfacial
contact
and
adhesion.
Considering
that
the
real
bonding
area
was
in
the
state
of
plane
strain
, a
two-
dimensional
atomic
model
was
presented.
Sutton-
Chen
po
tential
was
adopted
for
the
interaction
among
gold
atoms.
Computational
results
indicate
that
after
in-
timate
contact
between
the
wir
巳
and
the
bond
pad
, a
strong
adhesion
generates
at
the
interface
,
and
the
adhesion
force
will
be
the
mechanism
of
ultrasonic
wire
bonding.
Combining
the
real
contact
area
from
the
finite
element
analysis
before
,
the
bonding
strength
of
ultrasonic
wire
bonding
was
esti-
mated
,
which
was
partia
l1
y
validated
by
experiments.
Key
words:
ultrasonic
wire
bonding;
molecular
dynamics;
contact
pressure;
bonding
strength
O
引言
超声波线焊
(ultrasonic
wire
bonding)
是电
子封装中应用最广泛的一项连接技术,其工艺过
程是用压碟将金属线按压到镀有金属层的焊盘
上,然后在压模上施加超声波振动,使金属线和焊
盘之间形成焊接
[1
飞直观的解释认为,超声波线
焊过程中的超声能量打破了金属线和焊盘接触界
面的表面氧化层,两者问产生紧密的金属键,从而
形成牢固的焊接
[2J
。但是这种解释缺乏严格的证
明,为发展更高产出和可靠性的超声波线焊,有必
要对其工作机理进行深入的研究。
迄今为止,针对超声波线焊的大多数研究关
注的是寻找合适的工作参数,提高线焊的成功率。
虽然这些研究不能直接解释线焊的机理,但是仍
然提供了定性的或者实验上的线索
[3-5J
。拉脱实
验表明,焊接区域往往优先产生于金属线和焊盘
接触面的周边,而接触面中心区域并没有形成真
收稿日期
:2009-09-14
基金项目:国家自然科学基金资助项目
(50778160);
浙江省自然
科学基金资助项目
(Y607563)
;科技部中波合作项目
03-18)
• 2496 •
正的焊接
[2-3J
。这个重要的现象可以在前期的有
限元分析工作中得到解释
[6]
,其原因在于接触面
周边的压力远大于中心区域,且只有两侧
O.
5~
O.
8μm
宽度范围的接触界面达到了咬秸压力
(seizure
pressure)[6-7
J
,此处界面接触最紧密,是
真正的焊接区域。超声波线焊过程中的温度升高
也曾被认为可能是产生焊接的原因,但是实验
[5J
和有限元模拟
[8J
表明,焊接界面附近的总体温度
(bulk
temperature)
远低于金属的熔点,因此宏观
温度只是超声波线焊的促进因素,不能解释焊接
机理。
上述研究提示,宏观的力学、热学的分析不能
完全解释超声波线焊的机理,需要从微观热力学
的角度对其进行分析,分子动力学
(molecular
dy
namics)
方法则是一种有效的研究手段山。本文
应用分子动力学方法,对超声波线焊过程中的界
面接触、以及拉脱实验中的界面分离现象进行了
模拟,预测界面的键合强度,定量地探讨了超声波
线焊的微观机理
o
资源评论
weixin_38633897
- 粉丝: 10
- 资源: 972
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 展开
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
最新资源
资源上传下载、课程学习等过程中有任何疑问或建议,欢迎提出宝贵意见哦~我们会及时处理!
点击此处反馈
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功