一种IC芯片封装用陶瓷劈刀输出性能的测试装置

一种ic芯片封装用陶瓷劈刀输出性能的测试装置
技术领域
1.本实用新型涉及微电子封装技术领域，特别涉及一种ic芯片封装用陶瓷劈刀超声输出性能的测试装置。


背景技术：

2.超声引线键合技术是利用超声振动将引线键合到ic芯片和基板上的一种方法，是集成电路封装工艺的关键技术。引线键合过程中利用超声波驱动劈刀产生水平方向的弹性振动，同时施加向下压力，劈刀在这两种力的作用下，带动引线在焊区加热的金属表面迅速摩擦并发生塑性变形，从而在界面形成焊点。然而劈刀末端的振动形态受劈刀连接松紧程度、基底材料、焊区温度、压力大小等因素的共同作用，其振动是一个非平稳的时变过程，换能器激发的振动状态能否精确、快速地传递在劈刀上，决定了超声键合系统能否高效率、高性能地工作。因此，超声输出是评估劈刀性能的重要指标，直接影响劈刀键合强度及封装器件的可靠性。
3.目前对陶瓷劈刀的超声输出性能的检测，需要将劈刀装配在引线键合仪上进行。由于键合仪体积较大、结构复杂、劈刀装配区域测量空间狭小，难以安装振动传感器对劈刀表面进行接触式测量，而使用激光测振仪等非接触的测振方式的又会面临组件遮挡和测量角度、方位受限的问题。此外，引线键合仪各部件的功能和结构较为固定，无法按照需求任意设定振动参数以及对振动过程中各组件的超声传导过程进行全方面的测试和分析。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提供一种ic芯片封装用陶瓷劈刀超声输出性能的测试装置，以方便对陶瓷劈刀超声输出性能进行检测。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
6.一种ic芯片封装用陶瓷劈刀输出性能的测试装置，包括超声换能器、超声变幅杆、夹持结构、劈刀、加热板、压力传感器、升降平台、激光测振仪和数据处理计算机；
7.所述超声变幅杆与超声换能器相连，所述超声换能器与超声变幅杆共同装配在夹持机构上，所述劈刀垂直装配于超声变幅杆的一端；
8.所述劈刀下方依次设置加热板和升降平台，所述加热板和升降平台之间设置压力传感器；
9.所述激光测振仪放置在平行于超声变幅杆的方向，对准劈刀获取劈刀表面的振动信号，输出到所述数据处理计算机，解析出振动信号相对应的劈刀表面的振动速度和位移。
10.进一步地，所述超声变幅杆一端加工有两个垂直的螺纹孔，所述劈刀穿过一个螺纹孔，螺栓穿过另一个螺纹孔将劈刀固定于所述超声变幅杆上。
11.进一步地，所述加热板顶部为铸铜电加热板，底部为石英隔热片，隔热片面积大于电加热板。
12.进一步地，所述升降平台为电动升降平台。
13.进一步地，所述激光测振仪为光纤式激光测振仪，通过柔性光纤将光学头和测振仪的光学组件连接起来。
14.与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
15.充分利用超声引线键合仪的结构和功能特点，去除引线键合过程中与超声振动无关的结构和部件，组成结构简单、测量空间大、便于调整参数设置的劈刀性能测试装置。本申请提供的装置结构简单，便于安装，能够对原有超声引线键合仪的主要功能进行模拟，还可以任意调整各结构的参数设置，准确获取动态的劈刀振动信号，能广泛应用于实际生产过程中劈刀性能的测试。
附图说明
16.图1为本实用新型结构示意图；
17.图2为本实用新型劈刀和超声变幅杆装配示意图；
18.图中，1-超声换能器、2-超声变幅杆、3-夹持结构、4-劈刀、5-加热板、6-压力传感器、7-升降平台、8-激光测振仪、9-数据处理计算机
具体实施方式
19.下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步解释和说明。对于本实用新型实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
20.参照图1，本实用新型实施例提供了一种ic芯片封装用陶瓷劈刀超声输出性能的测试装置，包括超声换能器1、超声变幅杆2、夹持结构3、劈刀4、加热板5、压力传感器6、升降平台7、激光测振仪8和数据处理计算机9。
21.超声变幅杆2与超声换能器1相连，所述超声换能器1与超声变幅杆2共同装配在夹持机构3上，所述劈刀4装配于超声变幅杆1的一端，由超声换能器1带动所述超声变幅杆2产生水平方向的振动，再由超声变幅杆2带动劈刀4产生振动。
22.参照图2，所述超声变幅杆2的细端端头位置加工有一个竖直的通孔，孔的直径略大于劈刀的直径；与通孔垂直方向加工有一个盲孔螺纹孔，所述劈刀4穿过竖直通孔，由螺栓穿过另一个螺纹孔将劈刀固定于所述超声变幅杆上。
23.所述加热板5放置于压力传感器6顶部，所述压力传感器6放置于升降平台7上，其中升降平台为精密电动升降平台，升降平台7向上进行位移使加热板5接触变幅杆2上的劈刀刀尖对劈刀4形成压力，由所述压力传感器6获取与升降台7位移大小相对应的劈刀压力；并通过调整位移台的升降来调整劈刀刀尖的压力值大小。在上述实施例中，加热板分为两部分，顶部为铸铜电加热板，底部为石英隔热片，隔热片面积略大于电加热板。
24.激光测振仪8放置在平行于超声变幅杆2的方向，测振仪的光学头对准劈刀4上的测点位置，所发出激光到达劈刀表面后反射回测振仪，对劈刀表面的振动信号进行测量，并输出到所述数据处理计算机9，解析出振动信号相对应的劈刀4表面的振动速度和位移。在上述实施例中，激光测振仪8将激光束照射在超声驱动的劈刀4表面，由于振动产生了多普勒效应，反射光的频率随着物体振动速度而发生偏移，这个反射光与参考光在同一空间位置上发生干涉，干涉光的频率偏移量δf与振动速度v成正比。通过激光测振仪8内的光电转
换装置将这束干涉光信号转换为电信号输入到数据处理计算机9内，再基于短时傅里叶变换等方法解析出实时的频率偏移量可以得到物体振动的速度，对速度进行积分求得位移。
25.在上述实施例中，激光测振仪为光纤式激光测振仪，通过柔性光纤将光学头和测振仪的光学组件连接起来，便于在狭小空间内使用并任意调整测点位置。
26.以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。


技术特征：
1.一种ic芯片封装用陶瓷劈刀输出性能的测试装置，其特征在于：包括超声换能器、超声变幅杆、夹持结构、劈刀、加热板、压力传感器、升降平台、激光测振仪和数据处理计算机；所述超声变幅杆与超声换能器相连，所述超声换能器与超声变幅杆共同装配在夹持机构上，所述劈刀垂直装配于超声变幅杆的一端；所述劈刀下方依次设置加热板和升降平台，所述加热板和升降平台之间设置压力传感器；所述激光测振仪放置在平行于超声变幅杆的方向，对准劈刀获取劈刀表面的振动信号，输出到所述数据处理计算机，解析出振动信号相对应的劈刀表面的振动速度和位移。2.根据权利要求1所述的一种ic芯片封装用陶瓷劈刀输出性能的测试装置，其特征在于，所述超声变幅杆一端加工有两个垂直的螺纹孔，所述劈刀穿过一个螺纹孔，螺栓穿过另一个螺纹孔将劈刀固定于所述超声变幅杆上。3.根据权利要求1所述的一种ic芯片封装用陶瓷劈刀输出性能的测试装置，其特征在于，所述加热板顶部为铸铜电加热板，底部为石英隔热片，隔热片面积大于电加热板。4.根据权利要求1所述的一种ic芯片封装用陶瓷劈刀输出性能的测试装置，其特征在于，所述升降平台为电动升降平台。5.根据权利要求1所述的一种ic芯片封装用陶瓷劈刀输出性能的测试装置，其特征在于，所述激光测振仪为光纤式激光测振仪，通过柔性光纤将光学头和测振仪的光学组件连接起来。

技术总结
本实用新型公开了一种IC芯片封装用陶瓷劈刀输出性能的测试装置，包括超声换能器、超声变幅杆、夹持结构、劈刀、加热板、压力传感器、升降平台、激光测振仪和数据处理计算机；超声变幅杆与超声换能器相连，超声换能器与超声变幅杆共同装配在夹持机构上，所述劈刀垂直装配于超声变幅杆的一端；所述劈刀下方依次设置加热板和升降平台，所述加热板和升降平台之间设置压力传感器；所述激光测振仪放置在平行于超声变幅杆的方向，对准劈刀获取劈刀表面的振动信号，输出到所述数据处理计算机，解析出振动信号相对应的劈刀表面的振动速度和位移。本实用新型可以按照需求任意设定振动参数以及对振动过程中各组件的超声传导过程进行全方面的测试和分析。的测试和分析。的测试和分析。


技术研发人员：李政颖 邱金星 罗国强
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：2021.12.21
技术公布日：2022/8/16