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引线键合机线夹的设计与实验研究

作　者: 范登科
导　师: 王福亮
学　校: 中南大学
专　业: 机械工程
关键词: 热超声引线键合线夹位移放大比计算模型输出位移夹持力响应速度
分类号: TN405
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

摘要：热超声引线键合是目前使用最广泛的封装互连技术。线夹是引线键合设备中控制引线输送的关键部件。线夹的速度和张开大小是影响线弧一致性的关键因素,也直接影响键合质量和键合效率。论文研究了压电驱动线夹的设计方法与动态特性,提出并实现了尺寸较小、输出位移较大的新型线夹设计方案。主要研究工作包括：1)提出了线夹位移放大比计算模型并分析了几何构型对位移放大比的影响规律；分析了线夹夹持力调节原理并提出了线夹夹持力的计算模型；采用ANSYS软件仿真分析了线夹的位移放大比、夹持力和固有频率；测试了线夹的固有频率和静态放大比,实验验证了理论模型和有限元模型计算结果的准确性。2)设计了线夹驱动的高速摄像测试平台,实验研究了线夹的动态响应特性。记录了线夹在不同驱动条件下的输出位移,研究了驱动电压和频率对线夹输出位移和动态响应速度的影响。发现线夹输出位移随驱动电压增加而线性增长；驱动频率与线夹固有频率相同时,线夹的打开／关闭控制困难。3)总结了引线键合机线夹的设计思路,综合考虑影响线夹设计的结构尺寸、输出位移、响应速度三个相互制约关键因素,创新设计、试制了尺寸较小、输出位移较大的新型压电驱动型线夹,改进了压电陶瓷的预紧安装结构,采用推板平行移动锁紧方式提高了压电驱动器的使用效率和工作寿命。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
1 绪论  9-23
  1.1 引线键合技术  9-12
  1.2 研究现状  12-21
    1.2.1 引线键合技术研究现状  12-13
    1.2.2 引线键合机线夹研究现状  13-21
  1.3 课题来源、研究意义及研究内容  21-23
    1.3.1 研究意义  21
    1.3.2 课题来源  21
    1.3.3 研究内容安排  21-23
2 线夹的结构原理及建模分析  23-42
  2.1 线夹组成及工作原理  23-24
  2.2 线夹输出位移的计算模型  24-31
    2.2.1 研究现状  24-27
    2.2.2 实例分析  27-31
  2.3 线夹夹持力的计算模型  31-33
  2.4 线夹的有限元建模分析  33-37
    2.4.1 放大比分析  33-35
    2.4.2 夹持力分析  35-36
    2.4.3 动力学分析  36-37
  2.5 线夹实验测试  37-39
    2.5.1 静态位移放大比实验测试  37-38
    2.5.2 动力学实验测试  38-39
  2.6 位移放大器几何参数优化  39-40
  2.7 本章小结  40-42
3 线夹动态响应特性的实验研究  42-57
  3.1 测试原理  42-44
  3.2 线夹输出位移影响因素的实验  44-47
    3.2.1 压电驱动电压对线夹输出位移的影响  44-46
    3.2.2 压电驱动频率对线夹输出位移的影响  46-47
  3.3 线夹动态响应速度影响因素的实验  47-55
  3.4 本章小结  55-57
4 大位移输出的新型线夹设计  57-66
  4.1 新型线夹设计理论  57-60
    4.1.1 驱动方式  57-58
    4.1.2 位移放大方式  58-59
    4.1.3 柔性连接方式  59-60
  4.2 新型线夹设计实例  60-64
    4.2.1 结构设计  60-64
    4.2.2 材料选择  64
  4.3 本章小结  64-66
5 新型线夹结构分析与实验研究  66-82
  5.1 位移放大比建模  66-70
  5.2 有限元建模分析  70-74
    5.2.1 位移放大比  70-72
    5.2.2 固有频率  72-74
  5.3 制造工艺  74
  5.4 动态特性分析  74-81
    5.4.1 新型线夹输出位移特性的实验  75-78
    5.4.2 新型线夹动态响应速度特性的实验  78-81
  5.5 本章小结  81-82
6 全文总结与展望  82-84
  6.1 全文总结  82
  6.2 工作展望  82-84
参考文献  84-87
攻读硕士学位期间的研究成果  87-88
致谢  88

引线键合机线夹的设计与实验研究

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