焊線機(jī)鍵合過(guò)程的有限元分析與工藝參數(shù)實(shí)驗(yàn)中期報(bào)告中期報(bào)告一、研究背景現(xiàn)代電子制造工業(yè)中，鍵合技術(shù)是一項(xiàng)重要的工藝。在芯片制造、面模工藝、光纖制造等領(lǐng)域，鍵合工藝具有不可替代的作用。目前，焊線鍵合技術(shù)是最常用的一種鍵合工藝，其具有成本低、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，因此得到廣泛應(yīng)用。焊線鍵合技術(shù)是通過(guò)垂直沖擊的方式將一定長(zhǎng)度的導(dǎo)線焊接到芯片上。在焊接過(guò)程中，一定的工藝參數(shù)的選擇對(duì)焊接質(zhì)量和效率有很大影響。針對(duì)復(fù)雜工藝參數(shù)的變化，傳統(tǒng)的試驗(yàn)方法不僅耗時(shí)長(zhǎng)，成本高，而且調(diào)試過(guò)程較為繁瑣。與之相比，有限元技術(shù)具有精度高、計(jì)算快等優(yōu)點(diǎn)。因此，本研究將有限元技術(shù)應(yīng)用于焊線鍵合的數(shù)值模擬中，探究工藝參數(shù)對(duì)焊接質(zhì)量的影響，從而為工藝參數(shù)的優(yōu)化提供理論依據(jù)。二、研究?jī)?nèi)容及進(jìn)展1.有限元建模本研究選擇ANSYS有限元軟件對(duì)焊線鍵合過(guò)程進(jìn)行建模。實(shí)際模型的幾何形狀在CAD中完成，然后導(dǎo)入ANSYS中進(jìn)行網(wǎng)格劃分，具體參數(shù)設(shè)置如下：（1）焊纜的直徑為0.1mm，芯片表面銅線寬度為0.2mm，間隙為0.1mm，焊線高度為0.12mm。（2）焊纜與芯片表面之間是金屬-金屬過(guò)渡界面，使用了有限元軟件自帶的熔化接頭模型。（3）首先在空氣環(huán)境下進(jìn)行分析，然后考慮焊接過(guò)程中箔段內(nèi)部的氧化問(wèn)題，對(duì)于氧化層采用了等效材料的方法處理。2.仿真分析本研究通過(guò)有限元仿真分析，將焊線鍵合過(guò)程中的變形、焊接部位溫度分布和熔池形成過(guò)程等進(jìn)行了模擬。（1）焊接過(guò)程中的變形分析表明，在焊接前，焊纜與芯片之間存在一定間隙。當(dāng)施加壓力后，焊纜開(kāi)始沿著芯片表面滑動(dòng)，直至接觸芯片表面。接觸點(diǎn)處產(chǎn)生橫向位移和角度偏差，因此現(xiàn)象常常導(dǎo)致焊點(diǎn)位置偏移。（2）焊接部位溫度分布焊接部位溫度分布主要包含兩個(gè)階段：1）初始加熱階段在此階段，焊接獲得能量主要來(lái)源于垂直壓力而非電源。因此，焊接部位附近在很短的時(shí)間內(nèi)受到較高的溫度影響。2）熔池形成階段當(dāng)焊接部位的溫度升高到足夠高的溫度時(shí)，焊纜材料開(kāi)始熔化。熔池開(kāi)始形成，并隨著施加的壓力在芯片表面上形成一段弧形。焊纜一直處于熔化狀態(tài)，直到達(dá)到所需的焊接時(shí)間后，熔池消失，形成焊接中心。（3）熔池形成過(guò)程由于焊纜的高度較小，其熔化過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單。本研究通過(guò)計(jì)算得出了在不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)時(shí)的熔池形態(tài)，例如圖1所示的熔池形態(tài)。圖1熔池形態(tài)圖三、總結(jié)與展望本研究應(yīng)用有限元技術(shù)對(duì)焊線鍵合過(guò)程進(jìn)行了模擬分析，初步研究了工藝參數(shù)對(duì)焊接質(zhì)量的影響。進(jìn)一步研究包括優(yōu)化仿真模型、增加工藝參數(shù)變化范圍及改變焊線材料等，以獲取更準(zhǔn)確的結(jié)果。通過(guò)系統(tǒng)的理論分析，為優(yōu)化焊線鍵合工藝參數(shù)提