半導(dǎo)體封裝過程wirebond中wireloop的研究及其優(yōu)化

1、南京師范大學電氣與自動化科學學院畢業(yè)設(shè)計（論文）半導(dǎo)體封裝過程 wirebondwirebond 中 wire100Pwire100P 的研究及其優(yōu)化專業(yè)機電一體化班級學號 22010439學生姓名劉晶炎單位指導(dǎo)教師儲凝學校指導(dǎo)教師張朝暉評閱教師2005 年 5 月 30 日摘要在半導(dǎo)體封裝過程中，IC 芯片與外部電路的連接一段使用金線(金線的直徑非常小 0.8-2.0mils)來完成， 金線 wirebond 過程中可以通過控制不同的參數(shù)來形成不同的 100P 形狀，除了金線自身的物理強度特性外，不同的 100P 形狀對外力的抵抗能力有差異， 而對于 wirebond 來說， 我們希望有一種

2、或幾種 100P 形狀的抵抗外力性能出色， 這樣， 不僅在半導(dǎo)體封裝的前道， 在半導(dǎo)體封裝的后道也能提高 m01d過后的良品率，即有效地抑制wiresweeping,wireopen.以及由 wiresweeping 弓 I 起的 bondshort 因止匕，我們提出對 wireloop 的形狀進行研究，以期得到一個能夠提高 wire 抗外力能力的途徑。對于 wireloop 形狀的研究，可以解決：(1)金線 neckbroken 的改善。(2)BPT 數(shù)值的升高。(3)抗 mold 過程中 EMC 的沖擊力加強。(4)搬運過程中抗沖擊力的加強。關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體封裝，金線，引線焊接，線型Abst

3、ractAbstractDuringtheprocessofthesemiconductorassembly,weusetheAuwiretoconnecttheperipheralcircuitfromtheIC.(ThediameteroftheAuwireisverysmall.Usually,itsabout0.8mAndmiuringtheAuwirebonding,wecangetdifferentlooptypesfromcontrolthedifferentparameters.BesidesthephysicscharacteristicoftheAuwire,theloop

4、typescanalsoaffecttherepellenceundertheoutsideforce.Fortheprocessofthewirebond,wehopetherearesomegoodlooptypessothatimprovetherepellenceundertheoutsideforce.Accordingtothis,itcanimprovethegooddeviceratioaftermolding.ItnotonlyreducesthewiresweepingandthewireopenofAuwiresbutalsoavoidthebondshortcauseb

5、ythewiresweeping.Therefore,wedothedisquisitionaboutthelooptypeforgettingthewaytoimprovetherepellenceunderoutsideforces.Thisdisquisitioncansolvetheproblemabout:(1) ImprovetheneckbrokenofAuwire.(2) HeightentheBSTdata.(3) EnhancetheresistforcetoEMCduringthemoldingprocess.(4) Decreasethepossibilityofdev

6、icebrokenwhenitbemoved.Keyword:thesemiconductorassembly,Auwire,wirebond,wireloop.目錄摘要,IIJ,111111111111111111111111111Abstract,1 緒論111111111111111111111111111.1 本課題研究的意義 1111111111111111111.2 環(huán)境及實驗設(shè)備簡介 111111111111111111.3 主要的研究工作 11111111111111111112 基礎(chǔ)知識介紹 1111111111111111111112.1 wirebond 的介紹及基本原理

7、 1111111111112.2 wireloop 的基本參數(shù) 1111111111111112.2.1looptype（弧型）111111111111112.2.2LH（弧高）111111111111111112.2.3reversedistance 反向線弧長度）111111112.2.4RDA（反向線弧角度）1111111111112.2.52ndkink（第二彎曲點）1111111111112.2.62ndkinkHTfactor（第二彎曲點高度因素）2.2.7spanlength（水平長度）111111111112.3 mold 的基本概念 11111111111111112.4 B

8、PT 測試的簡單介紹3 實驗設(shè)備及環(huán)境條件 11111111111111113.1 實驗材料 11111111111111111113.2 實驗設(shè)備介紹 111111111111111113.2.1 wirebond 設(shè)備,3.2.2 BPT 測試儀,3.2.3 mold 設(shè)備及 wiresweeping 測試設(shè)備3.3 環(huán)境條件,4 實驗設(shè)計及數(shù)據(jù)處理,4.1 實驗設(shè)計及研究方法,4.2 實驗過程及數(shù)據(jù)采集,4.2.1 looptype:Q-LOOP(1),4.2.1.1 參數(shù),4.2.1.2 BPT 數(shù)據(jù)，4.2.1.3 wiresweeping 測試數(shù)據(jù),4.2.2 looptype:Q

9、-LOOP(2),4.2.2.1 參數(shù),4.2.2.2 BPT 數(shù)據(jù),4.2.2.3 wiresweeping 測試數(shù)據(jù),4.2.3 looptype:SQUARE-LOOP(1),4.2.3.1 參數(shù),4.2.3.2 BPT 數(shù)據(jù),4.2.3.3 wiresweeping 測試數(shù)據(jù),4.2.4 looptype:SQUARE-LOOP(2),4.2.4.1 參數(shù),4.2.4.2 BPT 數(shù)據(jù),4.2.4.3 wiresweeping 測試數(shù)據(jù),4.3 數(shù)據(jù)處理分析及其結(jié)果，,，4.3.1 實驗數(shù)據(jù)處理,4.3.2 數(shù)據(jù)分析及分析結(jié)果,4.3.2.1 BPT 數(shù)據(jù)分析及結(jié)果,4.3.2.2 w

10、iresweeping 測試數(shù)據(jù)分析及結(jié)果4.3.2.3 綜合分析及結(jié)果，,，5 理論計算5.1 關(guān)于理論計算的說明5.2 轉(zhuǎn)動慣量的概念5.2.1 轉(zhuǎn)動慣量的定義5.2.2 移軸定理5.3 轉(zhuǎn)動慣量條件下 S 弧與 Q 弧的比較5.3.1 S 弧的轉(zhuǎn)動慣量5.3.2 Q 弧的轉(zhuǎn)動慣量5.3.3 一定條件下兩弧的比較計算5.4 轉(zhuǎn)動慣量對 S 弧模型的影響5.4.1 S 弧模型 15.4.2 S 弧模型 25.5 轉(zhuǎn)動慣量對 Q 弧模型的影響5.5.1 Q 弧模型 15.5.2 Q 弧模型 26 結(jié)論緒論1.1 本課題研究的意義在現(xiàn)在的半導(dǎo)體封裝中，大多在對金線的機械強度的提高在做努力，即提高

11、原材料的機械強度， 而對 wireloop 形狀的研究還鮮有報道， 即使有這方面的研究也并未正式公開的發(fā)表相關(guān)論文。 所以， 在這方面的深入研究還是很有意義的。1.2 環(huán)境及實驗設(shè)備簡介固定一種金線（2.0mil）作為實驗原材料，固定實驗機器為ASM*Eagle60wirebonder 進行實驗。（注：1mil=25.4um）1.3 主要的研究工作本設(shè)計主要的研究工作是對芯片進行引線焊接所行成的各種不同線型的研究分析。我們通過設(shè)計實驗的方法將其進行優(yōu)化，以提高金線承受外力的能力，并最終指導(dǎo)實際生產(chǎn)工具。2基礎(chǔ)知識介紹2.1 wirebond 的基本原理Wirebonding 是一種使用了熱能、

12、壓力以及超聲能量的芯片內(nèi)互連技術(shù),本質(zhì)上是一種固相焊接工藝。用金線或鋁線把芯片上的焊盤與引線框架上的相應(yīng)引腳連接起來，以實現(xiàn)芯片與外部電路連接的功能，如圖2.1.1。圖 2.1.1本設(shè)計中金線的 wirebond 采用熱超聲法，其將焊件加熱到 2002500G使用劈刀。圖2.1.2是 wirebond-ballbonding 的大致過程。圖 2.1.2W/B 過程Bond 過程是一個極其復(fù)雜的過程，它匯集了計算機控制技術(shù)、高精度圖像識別處理技術(shù)（PRS）、高精度機械配合、自動控制反饋等高科技。Wirebond 技術(shù)的發(fā)展是圍繞封裝技術(shù)的發(fā)展進行的。目前還是最成熟的芯片內(nèi)互連技術(shù)。在任何開發(fā)出的

13、新封裝類型中都可以應(yīng)用 WB 技術(shù)。隨著技術(shù)的發(fā)展，提出了超細間距 BOND 技術(shù)、銅線 BOND 技術(shù)、帶 BOND 技術(shù)等新技術(shù)，也給我們帶來了新的研究課題。同時我們也應(yīng)該看到，畢竟作為一種“老”技術(shù)也有不可避免的缺點如：線長帶來阻抗增加和電感增大，從而限制了對高頻器件封裝的選擇，另外散熱性能也沒有裸倒裝芯片來得好。不過掌握wirebond 技術(shù)從而保證生產(chǎn)的穩(wěn)定，對公司的發(fā)展來說有重要的意義。2.2 wireloop 的基本參數(shù)2.2.1looptype(弧型)ClampDocentInFerm.JoopandFormCrsentBrndorLadFrama1ChipCarrierDes

14、canitoForm3allBondPdycutWiieFgtBondforWreLoop.BonaWireLJlrasonkc印b&CapillaryCh,QRisetoControlledTailLengthhfornewballformation)口e二出口nicrianieOff(EFO)toFornNewGall圖 2.1.1.2SQUARE-LOOP2.2.2LH（弧高）2.2.3reversedistance 反向線弧長度）圖 2.2.3reversedistance（反向線弧長度）（弧高）圖 2.2.2LH=100PheightWireClampopen91圖 2.2.

15、4RDA=reversedistanceangle（反向線弧角度）2.2.52ndkink（第二彎曲點）RDARDRDA+LEAD2ndKinK圖 2.2.52ndKink（第二彎曲點）SpanLength圖 2.2.7spanlength（水平長度）2.3 mold 的基本概念Mold 就是把已經(jīng) Wire-bond 完成后的材料用 EMC 包裝起來， 從而達到保護Chip,使其免受外界的因素，包括熱輻射、機械沖擊、化學腐蝕等因素的影響、維持其本身所具有的電子性能， 因而 Mold 工程對 PKG 技術(shù)的發(fā)展具有很重要的意義。其中的封裝材料 EMC 是 EpoxyMoldingCompoun

16、d 的縮寫，其性質(zhì)為一熱固性樹脂。EMC 在高溫作用下，其中的一部分顆粒受熱后逐步融化，但當溫度繼續(xù)上升時，這部分物質(zhì)反而又逐漸反應(yīng)成為固體，而且其過程不逆轉(zhuǎn)，如此循環(huán)，直至全部顆粒反應(yīng)結(jié)束。由于反應(yīng)是不可逆的，因此保證了 PKG 在使用過程中產(chǎn)生的熱量不會對其外形產(chǎn)生太大的影響。2.4 BPT 測試的簡單介紹BONDPULLTEST 簡稱 BPT 是測量 PAD 和 LEAD 的 BOND 質(zhì)量的一種方法。利用測力的小鉤，在 LOOP 的規(guī)定的位置測量 WIREBROKEN 力的大小，并觀察是否有 LEADOPEN、PADOPEN 和 METALOPEN 等不圖 2.4Bondpulltes

17、t3實驗設(shè)備及環(huán)境條件3.1 實驗材料實驗材料采用金線直徑=2mil,純度99.9999%,如圖3.1。 芯片采用 LVIC,尺寸為95*93(mil)。LeadFrame(引線框架)采用 TO-220D-PAK 的。圖 3.1 金線3.2 實驗設(shè)備介紹3.2.1 wirebond設(shè)備Wirebond 我們使用 ASM*Eagle60wirebonder 來完成。如圖 3.2.1:圖 3.2.1ASM*Eagle60wirebonder3.2.2 BPT測試儀Bondpulltest 即通常我們所說的 BPT 測試， 我們使用 dage*SERIES4000 測試儀來得到所求數(shù)據(jù)。如圖3.2.

18、2:圖 3.2.2dage*SERIES40003.2.3 mold設(shè)備及wiresweeping測試設(shè)備在半導(dǎo)體封裝的后道， Mold 是將前道 bond 好的芯片通過模具注入環(huán)氧樹脂EMC,將芯片封裝起來的一道工序。在 MOLDING 工程中，生產(chǎn)設(shè)備主要設(shè)備有：UPS120N 系 列(N/NC/NEX/S) 自 動 設(shè) 備 ， 如 圖3.2.3.1。 Mold 過 后 的wiresweeping 我們使用 dage*XL6500 x 光測試儀測得。如圖3.2.3.2:圖 3.2.3.1UPS120-N 系列 mold 設(shè)備圖 3.2.3.2dage*XL6500(X-RAY)3.3 環(huán)境

19、條件環(huán)境溫度控制范圍： 3 攝氏度(+-5 度)， 濕度控制范圍： 50%+-30%,wirebond條件：正常工作條件。Molding 條件：壓力 45kg,EMC 流動時間 24s。4 4 實驗設(shè)計一種線的形狀涉及到以下參數(shù)： looptype （弧型） ， loopheight （弧高） ， reversedistance（反向線弧長度），reverseangle（反向線弧角度）,2ndkinkHTfactor,pullratio（拉力比率）,spanlength（水平長度）。首先，我們通過在 Q,S 兩種弧型中分別改變 loopheight（弧高），spanlength（水平長度）來得

20、到 12 種不同的 100P 形狀，其他則參數(shù)不變。第二步，我們對每種弧型進行拉力測試和封裝 mold 測試，分別得到BPT 和 wiresweeping 的數(shù)據(jù)。BPT 數(shù)據(jù)我們是通過專用的測試儀來測定的，屬于破壞性的試驗，共 12 組，每組測 12 個數(shù)據(jù)。Wiresweeping 則是將芯片封裝 mold 完成之后，通過 X-RAY 透過其表層的環(huán)氧樹脂量取的。同樣 12 組，每組測 12 個數(shù)據(jù)。第三步，在得到 BPT 和 wiresweeping 這兩項數(shù)據(jù)后，我們將其輸入電腦，使用專業(yè)軟件 JMP.5 對這些數(shù)據(jù)進行綜合處理。然后對其處理結(jié)果進行綜合分析。得到實驗的優(yōu)化結(jié)果。第四步

21、，我們將過簡單的理論計算來證明實驗所得到的優(yōu)化結(jié)果。最后，我們可以得出結(jié)論，即得到最優(yōu)化的 bondingloop。如圖4.1.1圖4.1.3為本實驗中芯片需要經(jīng)歷的三道工序圖 4.1.1wirebond 前圖 4.1.2wirebond 后 mold 前圖 4.1.3mold 后弧型（Q型）Wiresweeping 測試數(shù)據(jù)4.2.1 looptype:Q-LOOP(1)4.2.1.1 參數(shù)Q-LOOP(1)弧型 1 參數(shù)弧型 2 參數(shù)弧型 3 參數(shù)loopheight10mil10mil10milReversedistance30%60%90%LHTcorrection151515Pull

22、ratio0%0%0%ReversedistanceAngle0004.2.1.2 BPT 數(shù)據(jù)弧型（ Q型）BondPullTest(BPT)數(shù)據(jù)弧型140.50936.08024.83122.53236.97343.99942.60239.21739.70638.43537.84137.667弧型238.02939.72036.77227.50926.43123.73619.85422.12324.11223.42926.27224.648弧型322.75423.86326.96426.50228.89729.81333.03633.99233.95236.49933.24734.9884

23、.2.1.3 wiresweeping 測試數(shù)據(jù)弧型12.861.422.392.652.022.842.292.092.582.692.301.19弧型23.013.463.153.813.762.342.682.572.622.593.752.81弧型34.723.092.943.422.622.923.652.952.933.651.892.854.2.2 looptype:Q-LOOP(2)4.2.2.1 參數(shù)Q-LOOP弧型 4 參數(shù)弧型 5 參數(shù)弧型 6 參數(shù)loopheight15mil20mil28milReversedistance60%60%60%LHTcorrection

24、151515Pullratio0%0%0%ReversedistanceAngle0004.2.2.2 BPT 數(shù)據(jù)弧型（Q型）BondPullTest(BPT)數(shù)據(jù)弧型414.29715.83416.50520.53016.92822.63821.50324.41226.08429.38118.72823.710弧型522.07625.26027.17928.37225.01427.28727.23925.82327.29728.31126.00629.286弧型615.25419.25018.61422.61721.44223.37037.95641.93318.89728.80123.3

25、4624.0554.2.2.3wiresweeping 測試數(shù)據(jù)弧型（Q型）Wiresweeping 測試數(shù)據(jù)弧型42.372.722.562.653.042.461.981.741.352.642.572.01弧型52.644.983.034.622.675.522.332.983.104.744.863.81弧型62.204.222.372.212.192.253.052.802.222.963.143.424.2.3 looptype:SQUARE-LOOP(1)4.2.3.1 參數(shù)SQUARE-LOOP弧型 7 參數(shù)弧型 8 參數(shù)弧型 9 參數(shù)Loopheight10mil10mil1

26、0milReversedistance60%60%60%Spanlength80%40%15%2ndkindHTfactor(%)1505050Pullratio0%0%0%Reverseheight181818Reversedistanceangle000Wirelengthfactor(%)500500500LHTcorrection555弧型(S)BondPullTest(BPT)數(shù)據(jù)弧型 723.18324.86428.76131.84935.77338.62036.34942.35434.36732.79535.35134.964弧型 814.05226.10217.47622.02

27、519.98818.73718.10220.01420.33525.42019.39327.228弧型 919.59020.77218.24921.87723.64625.54125.41426.98528.58730.66025.34625.7554.2.3.3wiresweeping 測試數(shù)據(jù)弧型（S型）Wiresweeping 測試數(shù)據(jù)弧型72.132.012.843.233.043.522.581.982.232.511.952.20弧型82.423.273.181.993.382.993.092.532.803.573.893.46弧型95.023.511.673.524.043.7

28、02.902.434.993.022.984.304.2.4 looptype:SQUARE-LOOP(2)4.2.4.1 參數(shù)SQUARE-LOOP弧型 10 參數(shù)弧型 11 參數(shù)弧型 12 參數(shù)Loopheight8mil15mil19milReversedistance60%60%60%Spanlength40%40%40%2ndkindHTfactor(%)505050Pullratio0%0%0%Reverseheight181818Reversedistanceangle303030Wirelengthfactor(%)500500500LHTcorrection5554.2.4.

29、2 BPT 數(shù)據(jù)線型（S）BondPullTest(BPT)數(shù)據(jù)線型1022.01725.30621.59227.32823.05524.68022.73628.54019.57124.78429.45031.207線型1122.75923.46624.65924.70019.06821.21927.33733.06227.18529.37429.18932.994線型1222.31126.53025.95430.08526.06231.48437.58831.37534.20136.28031.97537.4704.2.4.3 wiresweeping 測試數(shù)據(jù)線型（S型）Wiresweep

30、ing 測試數(shù)據(jù)線型102.612.292.873.032.532.482.913.123.873.994.023.86線型113.113.052.243.042.622.811.922.992.652.082.062.54線型123.042.753.303.482.242.992.882.552.872.792.002.684.3 數(shù)據(jù)處理分析4.3.1實驗數(shù)據(jù)處理我們使用 JMP5 統(tǒng)計分析軟件進行數(shù)據(jù)分析。首先我們需要把實驗測得的 12 組 BPT 數(shù)據(jù)（每組 12 個數(shù)據(jù)）和 12 組 Wiresweep 數(shù)據(jù)（每組 12個數(shù)據(jù)）輸入 JMP5 軟件里，通過軟件分別計算出每組數(shù)據(jù)各自的

31、平均值。然后，再將這些參數(shù)同我們設(shè)計的各線型的各項參數(shù)一起重新輸入軟件最后我們得到如圖4.3.1.1所示的表格:卷*wirEswepErBPTl國畫NJ口口或多比看尸國 H 曲比昌 A 座三匕限的丫|留出O也占*W耳？&而獨#尸產(chǎn)+a-OJBPT1不Fwrt的 9bqaHEjtanglht*._|L也潮36.6W3303DD2.frfgfcHB7.HW70BO3皿如卻ftm。1q2.340C12D.EPB3Tq15Q33C-5WWQffl口ZiTEZSQ西D72a5l.833JM.35917s30：=063.01?5a.73?33ls30加4LibtA:1HL步屋1mo成103.13L

32、U?a.ozzaT?B4口aHWBkMptyfM;SrnwiM 戈）BipwbngihC%|ILWI5IIIS即122”用30,孰3E519Td研 REMAl 陶HFIZQDH4癡DDLi口叱NUHTrSitertir-ilij.Jnhnx-.jwL-eswf:W 平WlhwB41-C中電岫I圖 4.3.1.1JMP.5 專業(yè)統(tǒng)計分析軟件在上圖表格中，我們以實驗測得數(shù)據(jù)的 2 組平均數(shù)據(jù)組為 Y 軸,外 4 組弧型參數(shù) looptype,loopheight,reversedistance,spanlength 貝作為ModelEffects 加入進去。如圖 4.3.1.2 所示：而另圖 4.

33、3.1.2 建立模型然后，我們 RunModel 后軟件即開始進行分析計算4.3.2數(shù)據(jù)分析及分析結(jié)果4.3.2.1 BPT 數(shù)據(jù)分析及分析結(jié)果ResponseBPT(g)WholeModelActualbyPredictedPlot20甘1112025303540BPT(g)PredictedP=0.5525RSq=0.32RMSE=4.9694ParameterEstimatesTermEstimateStdErrortRatioProb|t|Intercept32.946268.3865383.930.0057looptypeQ3.88818532.7026551.440.1934loo

34、pheight(mil)-0.1738350.26446-0.660.5320reversedistance(%)-0.1053960.117129-0.900.3981spanlength(%)0.14393440.1063111.350.2179EffectTestsSourceNparmDFSumofSquaresFRatioProbFlooptype1151.1110342.06970.1934loopheight(mil)1110.6698710.43210.5320reversedistance(%)1119.9949070.80970.3981spanlength(%)1145.

35、2659421.83300.217940403535T T3030autcA)9L1pbDautcA)9L1pbDResidualbyPredictedPlot7.5-a5.-us2.5-R)0.0-TB25-5.0一.,.*0,-7.52111102530354BPT(g)PredictedlooptypeLeveragePlot1522.525.027.530.032.5looptypeLeverage,P=0.1934LeastSquaresMeansTableLevelLeastSqMeanStdErrorQ31.1790683.0597759S23.4026973.059775930

36、30o o4040rauaLSAReaareveLLyTTPBrauaLSAReaareveLLyTTPBMean27.816226.7655loopheight(mil)LeveragePlot4040T T5353T T3030o oraualsoReaareveLLyTTPBraualsoReaareveLLyTTPBreversedistance(%)LeveragePlotspanlength(%)LeveragePlot25一/204-L1L-250255075100spanlength(%)Leverage,P=0.21794.3.2.2wiresweeping 測試數(shù)據(jù)分析及結(jié)

37、果4040T T3030raualsoReaareveLraualsoReaareveLResponsewiresweeping(%)WholeModelActualbyPredictedPlotParameterEstimatesTermEstimateStdErrortRatioProb|t|Intercept2.36573820.7550013.130.0165looptypeQ-0.3231890.243307-1.330.2257loopheight(mil)-0.0005320.023808-0.020.9828reversedistance(%)0.01418050.010545

38、1.340.2206spanlength(%)-0.0141420.009571-1.480.1830EffectTestsSourceNparmDFSumofSquaresFRatioProbFlooptype110.353130181.76440.2257loopheight(mil)110.000099860.00050.9828reversedistance(%)110.361958401.80850.2206spanlength(%)110.436957052.18330.1830autcAl%LgnlDeewserautcAl%LgnlDeewserw w,o444,o44443.

39、53-2.52.53.03.5wiresweeping(%)PredictedP=0.46RSq=0.37RMSE=0.4474ResidualbyPredictedPlot100PtypeaLeveragePlot2.62.83.03.23.4looptypeLeverage,P=0.2257LeastSquaresMeansTableLevelLeastSqMeanStdErrorMeanQ2.58556060.275457232.88514S3.23193930.275457232.93236,audlspRly(.(ynlDeewser,audlspRly(.(ynlDeewserw

40、w1.0-0.5一0.0-0.5一2.53.03.54.0wiresweeping(%)PredictedR4.0一.5,0,5332eaareveLl%(gnlDee.5,0,5332eaareveLl%(gnlDeewserwserw wlojopheight(mil)LeveragePlotreversedlstance(%)aLeveragePlot4.03.53.02.515202530(mil)Leverage,P=0.9810loopheightR ReaareveL)f9neaareveL)f9ns|fanlength(%)aLeragePlot4.3.2.3 綜合分析及結(jié)果根

41、據(jù) wirebond 的要求，同時也是我們實驗的最初要求，更大的抗外力能力，我們需要 wiresweeping 的值越小越好,越好。所以我們得到如下圖所示的結(jié)果：為了得到金線BPT 的值越大looptypeloopheight(reversedistance(%nlength(%)由圖表我們可以清楚的看到，由我們實驗分析所得出 S,Q 兩種弧型中最優(yōu)的弧型應(yīng)當是 Q 弧，且當它最優(yōu)時其參數(shù)為 loopheight=17.8mil,reversedistance=30.4%。而在 S弧 型 中 最 優(yōu) 的 弧 型 它 的 100Pheight=17.8mil,spanlength=79.5% 當

42、 其 最 優(yōu) 化 時 的wiresweeping=1.339915%,BPT=41.97893g由最優(yōu)化的參數(shù)，我們可以知道，在我們進行實驗的 12 組弧型中，Q 弧中較優(yōu)化的是弧型 1 和弧型 5。 S 弧中較優(yōu)化的是弧型 7 和弧型 12。 而在所有弧型中較優(yōu)化的是弧型1 和弧型 5。5 5 理論計算5.1 關(guān)于理論計算的說明大家都知道能夠影響到金線 LOOP 抗沖擊能力的因素很多，包括它的轉(zhuǎn)動慣量，金PredictionProfileriPws4.189011.339915-0.798566.159941.9789313.4377-0Q30.479.5S817.82線的合金成份，兩焊點的

43、焊接強度，繞度等，都會影響到其 LOOP 的抗外力能力。在進行理論計算時，若要將實際中諸多復(fù)雜因素都考慮進去，難度將非常之大，而且在短時間內(nèi)也不可能完成。因此，我們提出，只從考慮轉(zhuǎn)動慣量的角度出發(fā)，來對 S,Q 弧各模型進行分析計算。在實際優(yōu)化和解決問題的過程中，它也將是我們的一個重要的參考標準。5.2 轉(zhuǎn)動慣量的概念5.2.1轉(zhuǎn)動慣量的定義剛體的轉(zhuǎn)動慣量是剛體轉(zhuǎn)動時慣性的度量， 它等于剛體內(nèi)各質(zhì)點的質(zhì)量與質(zhì)點到軸的垂直距離平方的乘積之和，即：nJz=、mirii=1并且我們知道，當物體由幾個幾何形狀簡單的物體組成時，計算整體（物體系）的轉(zhuǎn)動慣量可先分別計算每一部分的轉(zhuǎn)動慣量，然后再合起來。5

44、.2.2移軸定理剛體對于任一軸的轉(zhuǎn)動慣量， 等于剛體對于通過質(zhì)心， 并與該軸平行的軸的轉(zhuǎn)動慣量，加上剛體的質(zhì)量與兩軸間平方的乘積。即：Jz=Jzc+md25.3 轉(zhuǎn)動慣量條件下 S 弧與 Q 弧的比較因為金線的直徑為 2mil=50pm,在我們看來非常小，因此我們可以把金線看成是細直桿，忽略其本身的轉(zhuǎn)動慣量來達到簡化計算的目的。5.3.1S弧的轉(zhuǎn)動慣量根據(jù)轉(zhuǎn)動慣量的定義Jz=mi,ri和移軸定理Jz=Jzc+md2我們可以得到圖5.3.1的 S 弧型的轉(zhuǎn)動慣量:/Ia2.2c2Js=abaa5.3.2 Q 弧的轉(zhuǎn)動慣量同理我們得 Q ?。▓D5.3.2.1）的轉(zhuǎn)動慣量為:Js(a3bc)=h2(

45、a3bc)JQ亙h2h2h2(abj無論是 S 弧，Q 弧我們都需要證明它們斜邊轉(zhuǎn)動慣量的計算。因此，如圖5.3.2.2,根據(jù)積分定義：1cos二dxy)cos:5.3.3 一定條件下兩弧的比較計算為了做比較，我們假定兩種弧的弧高，即 loopheight 是相等的，且弧中/日=30二（實際生產(chǎn)中最大為30二），并且我們知道它們兩焊點間的dmdxcos1cos；:ym2一r3圖 5.3.2.2距離 S 也是相等的。所以我們可以建立兩個用以比較的模型，如圖和圖5.3.3.2。丁h二a=Jc2-12-c2-(s-ti)2;b=t1h2-22Js=h3tlh(s-t1)3在我們所建立的上面兩個模型中

46、 ti是相等的，;S 相等，t2也相等。a=：=2ti;sin30bi二.h2t22二,h2(s-ti)22.JQ=4ti(2ti.h2(s-ti)23、3.11Vtg30h=-h424t2.一hJQ2ti.h2-(s-ti)22ti.h2(s-ti)233=9h22tiJh2一(s=ti)22h224222.Js-JQ=h3ti.h(s-ti)-h2ti.h(s-ti)395.3.3.1yyI圖 5.3.3.1 圖 5.3.3.21cc1cleccxlcicci32i222824/=hhtihh(s-ti)一hti-h-h(s-ti)3399i-h31h2tl-1h2,h2(s-ti)2i-

47、h23hti-.h2(s-ti)23999-i2h(3ab-c)9由經(jīng)驗我們知道 a 值都很小，一般來說3aW5%,因此，當我們分別取 spanlength等于 80%、60%、40%時，我們可以得到：I.當 spanlength=80%即 b=80%時，Js-JQ0=JsJQ0H.當 spanlength=60%即 b=60%時，Js-JQJs0=JsJQ。在我們?nèi)〉娜N情況中，在相同 loopheight 的情況下，當它的 spanlength=80%、60%時，S 弧的轉(zhuǎn)動慣量小于 Q 弧的轉(zhuǎn)動慣量，這時 Q 弧比較優(yōu)秀。而當它的spanlength=40%寸,S 弧的轉(zhuǎn)動慣量大于 Q

48、弧的轉(zhuǎn)動慣量，這時 S 弧比較優(yōu)秀。通過上面計算我們可以知道，當兩弧型的 loopheight 相等的情況下，只要知道 S 弧的 spanlength,我們就可以比較出兩弧型轉(zhuǎn)動慣量的大小，進而比較出抗沖擊能力的大小。5.4 轉(zhuǎn)動慣量對 S 弧模型的影響5.4.1 S弧模型1和實驗分析一樣，我們從 loopheight 和 spanlength 的改變來做比較。由 S 弧的模型 1(圖5.4.1)我們可以看出，模型中 b 不變，S 不變，h 改變(h=a),c與 h 成正比關(guān)系，它的值和隨著 h 的變大而變大。Js(a3bc)Js：:：Js1：:：Js2，在 b 不變，S 不變，只改變 loo

49、pheight 的情況下，loopheight 越大的，它的轉(zhuǎn)動慣量越大，相對來說也越穩(wěn)定。5.4.2 S弧模型2圖 5.4.2S 弧模型 2如圖 5.4.2S 弧模型 2,h 不變，s 不變，只有 b 和 c 值在改變，由圖我們可以看出來，b 和 c 是成反比的，b 值越大 c 值就越小。,h2,“、Js(a3bc)3bc二b1G:二b2c2a+b=ai+bi=a?+th 呈單調(diào)遞增的趨勢。Js:二Js1:二Js2.在 h 不變，s 不變，只改變 spanlength 的情況下，S 弧的 spanlength 越大,它的轉(zhuǎn)動慣量越大，相對來說也就越穩(wěn)定。5.5 轉(zhuǎn)動慣量對 Q 弧模型的影響5

50、.5.1 Q弧模型1圖 5.5.1.1Q 弧模型 1和實驗分析一樣，我們從 reversedistance(RD)和 100Pheight 的改變來做比較。如圖 5.5.1.1Q 弧模型 1,h 不變，S 不變,RD 改變。我們知道在 wirebond 過程中 RD 的變化直接決定了/P 的大小，兩者成正比關(guān)系，RD越大 2P 也越大。如圖：NPANP1A/P2=RDRD1RD2；2又丫JQ=1h+1h=，(4+b)；333由圖形的單調(diào)性得：ababa2b2；JQ-JQ1JQ2.在 h 不變，S 不變，只改變它的 RD 的情況下，Q 弧的 RD 值越大，它的轉(zhuǎn)動慣量也越大，相對來說也越穩(wěn)定。在這里，我們有必要來證明一下a+b長度在 Q 弧模型 1 中的變化是否呈單調(diào)性變化以及其單調(diào)變化的趨勢。將模型 1 簡化如圖 5.5.1.2。證明：由圖 5.5.1.2 得函數(shù)f(x)=a+b=x2+h2+J(sx)2+h2當f(x)=0時，x=s2s