隨著有源相控陣?yán)走_(dá)的性能、形態(tài)向著更高層次的方向發(fā)展,對(duì)T/R（Transmitter and Receiver,收發(fā)）組件的體積與重量提出了更為嚴(yán)苛的要求。引線鍵合作為T(mén)/R組件應(yīng)用廣泛的互連技術(shù)之一,鍵合線的尺寸勢(shì)必越來(lái)越小,而超細(xì)的引線隨之會(huì)造成鍵合焊點(diǎn)力學(xué)性能低,電路射頻性能差等問(wèn)題。因此急需對(duì)射頻器件中超細(xì)引線鍵合的工藝與射頻性能進(jìn)行研究。本文采用超聲熱壓楔形鍵合的方法鍵合射頻器件中的超細(xì)金絲與金焊盤(pán),探究鍵合工藝,并對(duì)其射頻性能與匹配電路進(jìn)行仿真分析。針對(duì)超聲熱壓楔形鍵合直徑10μm的金絲與橫截面尺寸25×5μm的金帶兩種超細(xì)金絲與金焊盤(pán)的工藝,首先探究金絲鍵合后的形貌與拉伸力隨工藝參數(shù)的變化規(guī)律,分析拉伸試驗(yàn)后金絲斷裂位置。隨后采用三因素四水平的正交實(shí)驗(yàn)得到鍵合直徑10μm的金絲與橫截面尺寸25×5μm的金帶兩種超細(xì)金絲的最佳工藝參數(shù)。通過(guò)ANSYS HFSS仿真軟件對(duì)超細(xì)金絲鍵合的射頻電路的射頻性能進(jìn)行分析,分別探究不同鍵合結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)插入損耗和回波損耗的影響規(guī)律,利用ANSYS Q3D和ADS軟件對(duì)直徑10μm的金絲與橫截面尺寸25×5μm的金帶兩種超細(xì)金絲鍵合的電路進(jìn)... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：80 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鍵合壓力對(duì)焊點(diǎn)剪切強(qiáng)度的影響[14]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-4-圖1-3鍵合壓力對(duì)焊點(diǎn)剪切強(qiáng)度的影響[14]WangFL等人[16]研究了超聲功率對(duì)直徑300μm粗鋁絲鍵合后拉伸強(qiáng)度的影響。當(dāng)鍵合壓力為4.7N，溫度為23℃，超聲頻率為60kHZ，鍵合時(shí)間為100ms時(shí)，超聲功率小于1W，拉伸強(qiáng)度隨功率的增加而增加；超聲功率大于1.6W，鍵合強(qiáng)度隨超聲功率的增加而減��；超聲功率在1~1.6W之間鍵合質(zhì)量趨于穩(wěn)定。原因是較小的超聲功率導(dǎo)致基板表面氧化物去除不充分，故而鍵合質(zhì)量較差，較大的超聲功率會(huì)損壞之前已經(jīng)鍵合的區(qū)域從而使鍵合強(qiáng)度下降。KomiyamaT等人[17]研究了室溫下，超聲功率對(duì)直徑300μm鋁絲鍵合后剪切強(qiáng)度的影響，結(jié)果表明功率在4W以下，剪切強(qiáng)度隨功率的增加而增加，功率在4W~6W之間剪切強(qiáng)度維持穩(wěn)定。田艷紅[14]研究了室溫下超聲功率對(duì)直徑為25μm銅線鍵合在金焊盤(pán)上拉伸強(qiáng)度的影響規(guī)律，結(jié)果如圖1-4所示，當(dāng)壓力為35fg，時(shí)間為30ms，超聲功率在260-390mW之間焊點(diǎn)的拉伸強(qiáng)度最好。圖1-4超聲功率對(duì)鍵合質(zhì)量的影響[14]ChaYH等人[18]研究了超聲頻率對(duì)金線鍵合拉伸強(qiáng)度的影響，見(jiàn)圖1-5，結(jié)果表明無(wú)論高溫還是低溫，超聲頻率越高焊點(diǎn)拉伸強(qiáng)度越好，并且較短的鍵合時(shí)間、較小的鍵合壓力與較高的超聲頻率結(jié)合依然能得到拉伸強(qiáng)度較高的焊點(diǎn)，但是會(huì)對(duì)引線根部和焊盤(pán)造成潛在的損傷。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-5-圖1-5超聲頻率對(duì)鍵合質(zhì)量的影響[18]KomiyamaT等人[17]研究了鍵合溫度對(duì)焊點(diǎn)拉伸強(qiáng)度的影響規(guī)律，將直徑300μm鋁線鍵合在鋁焊盤(pán)上，溫度為423K超聲功率為2W鍵合的焊點(diǎn)剪切強(qiáng)度要大于超聲功率為5W在室溫下鍵合的焊點(diǎn)，其原因是高溫能促進(jìn)鋁線和鋁焊盤(pán)塑性變形，增大了鋁線與焊盤(pán)之間的接觸面積，從而提高了剪切強(qiáng)度。LohWS等人[19]研究了鍵合溫度對(duì)鋁絲鍵合后焊點(diǎn)溫度循環(huán)可靠性的影響規(guī)律，隨著溫度循環(huán)次數(shù)的增加焊點(diǎn)界面處裂紋擴(kuò)展，鍵合面積與剪切強(qiáng)度下降，在一定范圍內(nèi)鍵合溫度越高剪切強(qiáng)度越大，鍵合溫度的提高能降低裂紋擴(kuò)展速度從而提高剪切強(qiáng)度，見(jiàn)圖1-6a)。室溫下鍵合，Al塑性變形使位錯(cuò)塞積導(dǎo)致應(yīng)變硬化，界面處堆積許多細(xì)小晶粒，從而導(dǎo)致裂紋易擴(kuò)展，而在較高的溫度下鍵合，細(xì)小的晶粒長(zhǎng)大改變了界面處晶粒取向，并且高溫能釋放殘余應(yīng)力，降低位錯(cuò)密度，使得界面處裂紋不易擴(kuò)展，見(jiàn)圖1-6b)、c)、d)。a)1500個(gè)溫度循界面裂紋b)25℃Al晶粒大小與取向c)100℃Al晶粒大小與取向d)200℃Al晶粒大小與取向圖1-6Al絲鍵合溫度對(duì)溫度循環(huán)可靠性的影響[19]25℃200℃100℃

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[3]超聲楔形鍵合界面連接物理機(jī)理研究[D]. 計(jì)紅軍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008

碩士論文
[1]垂直硅通孔信號(hào)通道的傳輸特性與阻抗匹配研究[D]. 趙心乙.西安電子科技大學(xué) 2017
[2]基于SiP技術(shù)的X波段T/R組件封裝技術(shù)研究[D]. 李志力.電子科技大學(xué) 2015
[3]基于LTCC技術(shù)的金絲鍵合及通孔互連微波特性研究[D]. 姚帥.西安電子科技大學(xué) 2012
[4]T/R組件中鍵合互連的微波特性和一致性研究[D]. 鄒軍.南京理工大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3460927