面向LED封裝的XY二自由度的工作臺(tái)的設(shè)計(jì),面向LED封裝的XY二自由度的工作臺(tái)的設(shè)計(jì),面向,led,封裝,xy,自由度,工作臺(tái),設(shè)計(jì) 引線鍵合的低成本分析 Equipment for Electronic Products ManufacturingEPE（總第160期）May.2008引線鍵合的低成本解決方案Jong-Soo Cho,Jeong-Tak,Moon(R&D,MK Electron Co.,Ltd.Korea,449-812)摘要:最近,金價(jià)不斷上漲突破了35.4美元/g,同時(shí)半導(dǎo)體產(chǎn)品特別是存儲(chǔ)器類產(chǎn)品的價(jià)格卻不斷下降。目前半導(dǎo)體行業(yè)最大的挑戰(zhàn)是如何控制并降低成本。為了降低引線鍵合的原材料成本,近年來(lái)金-銀合金引線已被開始用來(lái)替代金線鍵合。但是,由于金-銀合金引線鍵合的器件在測(cè)試中出現(xiàn)的故障,不能用于在高濕度環(huán)境下進(jìn)行可靠性測(cè)試(例如PCT測(cè)試)的器件,使其在應(yīng)用上受到限制。研究了傳統(tǒng)Au-Ag合金引線鍵合的電子器件在PCT測(cè)試時(shí)所產(chǎn)生的故障機(jī)理和鈀元素的作用,通過(guò)在Au-Ag合金引線中摻入(Pd)鈀元素來(lái)阻止在高濕度環(huán)境下進(jìn)行可靠性測(cè)試時(shí)出現(xiàn)的故障。關(guān)鍵詞:Au-Ag合金引線;PCT(高壓爐測(cè)試);潮濕度;可靠性 1介紹 金被廣泛的作為半導(dǎo)體封裝的引線鍵合。然而，為了降低半導(dǎo)體工業(yè)的成本，用其它廉價(jià)的金屬線替代金線成為一個(gè)嚴(yán)峻的問(wèn)題。金和銀能純粹的溶解，使高容量的銀作為合金成分加入金成為可能，因此可以節(jié)約半導(dǎo)體封裝中的金屬線成本。這個(gè)眾所周知，然而，金銀球與鋁墊之間連接的退化是一個(gè)嚴(yán)峻的問(wèn)題。濕度可靠性問(wèn)題在金銀合金中起的障礙作用給半導(dǎo)體封裝減低成本帶來(lái)了困難。有兩個(gè)問(wèn)題需要考慮：（1）為什么金銀球與鋁材料的粘合能力在濕度測(cè)試中如此脆弱。（2）在金銀合金線中用Pd元素解決濕度可靠性中未實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題。 2討論與結(jié)果 2.1 FAB的三種形狀：第一種連接、第二種連接、環(huán)狀連接 電子掃描顯微鏡圖象監(jiān)測(cè)查出在圖1中不論是自由氣球連接第一種連接、第二類針腳連接還是環(huán)狀都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。結(jié)果是，我們需要的是在所有情況下都不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題的類型。 2.2高壓爐測(cè)試后的連接能力 4N的金、含15%的銀的金、含15%銀和5%鈀的金三種金屬線（直徑均為20微米）以球形方式連接到鋁上面。使這三種樣例作用在JESD 22-A102，高壓爐條件下（121攝氏度，204.9X10（-3）兆帕100%RH） 在圖2中顯示了垂直線描述了連接拉力測(cè)試水平，水平線描述了高壓爐測(cè)試的持續(xù)時(shí)間。查看圖表可以看出含銀15%的金的的金屬線和純金的金屬線對(duì)比高壓爐測(cè)試24小時(shí)后連接拉力水平大幅度下降。再次進(jìn)行對(duì)比，金含量為99.99%的金屬線和含！金中含15%銀5%鈀的金屬線，同樣條件下，他們保持了原來(lái)的連接拉力水平。 因此，我們知道鈀元素可以減緩含15%銀的金線在高壓爐測(cè)試中連接力的降低。 圖3顯示了球形扭轉(zhuǎn)測(cè)試結(jié)果，在含銀15%的金線中，球形扭轉(zhuǎn)測(cè)試水平和圖2中的連接拉力測(cè)試水平相比較下降緩慢。但總體趨勢(shì)和圖2中的連接拉力測(cè)試水平幾乎相似。 圖4反映出了含銀15%金線與鋁墊分界面經(jīng)過(guò)高壓爐測(cè)試后的電子發(fā)射掃描顯微鏡圖像，查看圖片可以發(fā)現(xiàn)在鋁墊上有金屬化合復(fù)合物。這就是觀測(cè)到的黑色線條，含銀15%的金線與金銀鋁復(fù)合物之間的微小裂縫。 圖5顯示了這條線沿著電子發(fā)射掃描顯微鏡圖像中的紅線經(jīng)過(guò)電子數(shù)據(jù)測(cè)試后的掃描分析，分析還顯示了氧、鋁、金、銀四種元素。作為一個(gè)顯著的結(jié)果，我們可以發(fā)現(xiàn)氧氣高峰和鋁高峰周圍是裂縫較多的區(qū)域。從裂縫周圍的鋁氧化物，我們可以猜想裂縫是由鋁氧化物引起的。氧化層與裂縫發(fā)生的原因是電流腐蝕，即銀的移動(dòng)現(xiàn)象。 圖6顯示了含銀15%的金線之間經(jīng)過(guò)電子射線顯微鏡圖像與經(jīng)過(guò)電子能量損失光譜儀繪制的氧的圖像的分界面。觀測(cè)到IMC的厚度在50至100納米之間，裂縫在10至30納米之間。 經(jīng)過(guò)電子能量損失光譜儀分繪制的氧元素都分布在裂縫的區(qū)域，因此裂縫是由腐蝕導(dǎo)致這個(gè)結(jié)論再次被證實(shí)。 圖7顯示了電子射線顯微鏡和電子能量損失光譜儀分析鈀元素對(duì)含銀15%鈀5%的金線球與鋁材料分界面經(jīng)過(guò)高壓爐96小時(shí)測(cè)試后的影響。 查看電子射線顯微鏡和電子能量損失光譜儀圖像可以發(fā)現(xiàn)更稀少的金屬?gòu)?fù)合物還有更少氧與沒(méi)有鈀元素之間的比較。測(cè)量得到IMC的厚度在20至30納米之間，并且在電子射線顯微鏡圖像中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)裂縫。 因此，在含銀15%的金線中加入鈀會(huì)使形成的金屬氧化復(fù)合物和氧更少，并且沒(méi)有裂縫。 3 結(jié)論 3.1含銀15%的金線連接到鋁墊的情況 （1）高壓爐測(cè)試使得連接強(qiáng)度大幅下降 （2）鋁氧化層的形成會(huì)導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生，導(dǎo)致連接能力下降 （3）氧化物形成與裂縫產(chǎn)生的原因是電流腐蝕。在高溫和高濕度條件下，銀會(huì)產(chǎn)生移動(dòng)現(xiàn)象 3.2在含銀15%d的金線中加入鈀的情況 （1）在含銀15%的金線中加入鈀會(huì)改善連接能力的在高壓爐測(cè)試后的大幅下降 （2）加入鈀使得IMC的產(chǎn)生更少，并且可以防止氧化層的形成 面向LED封裝的XY二自由度的工作臺(tái)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名：賈辰光 班級(jí)：0782052 指導(dǎo)老師：張緒坤 摘要：現(xiàn)代LED封裝技術(shù)的發(fā)展基于數(shù)控技術(shù)，數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機(jī)床理所當(dāng)然的成為制造業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。工作臺(tái)作為被控對(duì)象，通過(guò)伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)精密定位，是數(shù)控機(jī)床不可或缺的部分。 本文以設(shè)計(jì)面向LED封裝的高速、高精密度工作臺(tái)為目標(biāo)，以機(jī)械動(dòng)力學(xué)理論知識(shí)為基礎(chǔ)，深入的研究了十字型高速、高精密度定位平臺(tái)。完成的工作有伺服電機(jī)的選型和對(duì)工作臺(tái)機(jī)械部件進(jìn)行選型設(shè)計(jì)，其中機(jī)械部件的選型設(shè)計(jì)主要包括滾珠絲杠的選型、滾動(dòng)導(dǎo)軌的選型、軸承和聯(lián)軸器的選型及主要主要支撐部件的外形設(shè)計(jì)，確保工作臺(tái)的定位精度為，重復(fù)定位精度為0.015mm。 關(guān)鍵字：工作臺(tái) 滾珠絲杠副 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副 指導(dǎo)老師簽名： Two spends XY being geared to the needs of LED encapsulation to liberty working table Student name: JiaChenguang Class: 0781052 Supervisor: ZhangXukun Abstract:The development of modern LED encapsulation technology is based on numerical control technology, the numerical control technology and CNC machine , as a matter of course has become the focus of attention of manufacturing industry. As the controlled object ,Workbench realize precision positioning through servo motoring, which is an integral part of the nc machine tools. Taking the high-speed and high -precision workable of LED encapsulation as object and mechanical dynamics theory knowledge as basis, this paper researches the cruciformed high-speed, high precision positioning platform thoroughly. The work finished includes the lectotype of servo-actuator and design of mechanical part workbench, in which the type selection of mechanical components includes the selection of ball screw ,rolling guaid ,bearing and coupling , and the configuration design of main propping components to ensure the positioning accuracy of worktable for , repositioning precision for 0.015 mm. Keywords: workbench ball screw linear rolling guide vice Signature of supervisor: 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 I、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目： 面向LED封裝的XY二自由度的工作臺(tái)的設(shè)計(jì) II、畢 業(yè)設(shè)計(jì)(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設(shè)計(jì)技術(shù)要求： 1、X-Y行程范圍*：50-400mm； 2、速度范圍：10-800mm/s； 3、負(fù)載范圍:150-2500N； 4、分辨率范圍：01-0.01mm； 5、重復(fù)定位精度范圍：0.003-0.007mm。 III、畢 業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作內(nèi)容及完成時(shí)間： 1．查閱資料，英文資料翻譯 （2周）1月3日～1月17日 2．撰寫開題報(bào)告 （1周）1月18日～1月23日 3. 設(shè)計(jì)并繪制LED封裝工作臺(tái)設(shè)計(jì)裝配圖 （5周）2月21日～3月27日 4．繪制主要零件圖若干張 （4周）3月27日～4月23日 5．編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書（畢業(yè)論文）一份 （3周）4月25日～5月21日 6．畢業(yè)設(shè)計(jì)審查、畢業(yè)答辯 （1.5周）5月23日～ 6月2日 Ⅳ 、主 要參考資料： [1] 璞良貴，紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì).第七版.北京：高等教育出版社，2001 [2] 趙松年，張奇鵬. 機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京： 機(jī)械工業(yè)出版社，1996 [3] 徐灝主編，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.12 [4] 李克永.化工機(jī)械手冊(cè). 天津: 天津大學(xué)出版社，1991.5 [5] M F Caggiano, E Barkley, M Sun, J T Kleban, Electrical modeling of the chip scale ball grid array package at radio frequencies, Microelectronics Journal, 2000, 31:701～709 航空與機(jī)械工程系 系 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專業(yè)類 0781052 班 學(xué)生（簽名）： 填寫日期： 2011 年 1 月 3 日 指導(dǎo)教師（簽名）： 助理指導(dǎo)教師(并指出所負(fù)責(zé)的部分)： 航空與機(jī)械工程 系主任（簽名）： 附注:任務(wù)書應(yīng)該附在已完成的畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書首頁(yè)。 學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人聲明，所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含法律意義上已屬于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他學(xué)位申請(qǐng)的論文或成果。對(duì)本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 日期： 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)南昌航空大學(xué)可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 作者簽名： 日期： 導(dǎo)師簽名： 日期： 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目：面向LED封裝的XY二自由度的工作臺(tái)的設(shè)計(jì) 系 別： 航空工程系 專業(yè)名稱： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí)學(xué)號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 二O一一 年 六 月 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 題目 面向LED封裝的XY二自由度的工作臺(tái)的設(shè)計(jì) 專 業(yè) 名 稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 填 表 日 期 2011 年 1 月 23 日 說(shuō) 明 開題報(bào)告應(yīng)結(jié)合自己課題而作，一般包括：課題依據(jù)及課題的意義、國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)（含文獻(xiàn)綜述）、研究?jī)?nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度、參考文獻(xiàn)等內(nèi)容。以下填寫內(nèi)容各專業(yè)可根據(jù)具體情況適當(dāng)修改。但每個(gè)專業(yè)填寫內(nèi)容應(yīng)保持一致。 一、選題的依據(jù)及意義： 工作臺(tái)系統(tǒng)是LED封裝行業(yè)中的一種重要制造裝備。LED行業(yè)在我國(guó)作為一個(gè)新興行業(yè)，這幾年來(lái)發(fā)展較快，特別是新型半導(dǎo)體（LED）照明，隨著發(fā)光材料與發(fā)光技術(shù)的不斷革新，半導(dǎo)體技術(shù)在照明領(lǐng)域掀起了一場(chǎng)新的革命——半導(dǎo)體照明。半導(dǎo)體（LED）照明產(chǎn)品，尤其是氮化鎵基（GaN）白光 LED照明光源體積小、重量輕、方向性好并可耐各種惡劣條件，在功耗、壽命以及環(huán)保等方面均有不可比擬的優(yōu)越性。隨著第三代半導(dǎo)體材料氮化鎵的突破和藍(lán)、綠、白光LED的問(wèn)世，半導(dǎo)體照明工具有望替代傳統(tǒng)白熾燈、日光燈、鹵素?zé)舻闹鲗?dǎo)地位，成為廣泛應(yīng)用的節(jié)能環(huán)保的優(yōu)質(zhì)光源，成為照明行業(yè)的主流產(chǎn)品。甚至有人評(píng)價(jià)說(shuō)，半導(dǎo)體照明帶來(lái)的是“照明領(lǐng)域的第三次革命”，“其意義不亞于以人類高高舉起第一根火把和愛(ài)迪生發(fā)明第一只白熾燈為代表的前兩次照明領(lǐng)域的革命?！蹦壳埃琇ED作為“照亮未來(lái)的技術(shù)”，已受到越來(lái)越多國(guó)家的重視。 封裝是指安裝半導(dǎo)體電路外殼，不僅起著安放、固定、密封、保護(hù)芯片使之不受外界環(huán)境干擾和腐蝕破壞的作用，而且是溝通內(nèi)部電路與外部電路的橋梁。所謂LED封裝加工是將晶片上的連接點(diǎn)用導(dǎo)線封裝外殼的引腳上，這些引腳又通過(guò)導(dǎo)線與其他電路連接，因此，封裝對(duì)LED芯片起著重要的作用。而陰險(xiǎn)鍵合(Wire blonding)技術(shù)仍然是LED封裝連接技術(shù)中廣泛使用的靈活形式，焊線機(jī)是用鋁線（或其他材料）把電路板上的壓焊點(diǎn)與外殼或引線框架上的外引線引出端通過(guò)鍵合連接起來(lái)。 信息化社會(huì)的到來(lái)，促進(jìn)了現(xiàn)代信息顯示技術(shù)的發(fā)展，形成了CRT、LCD、PDP、LED、EL、DLP等系列的信息顯示產(chǎn)品，縱觀各類顯示產(chǎn)品，各有其所長(zhǎng)和適宜的市場(chǎng)應(yīng)用需求。隨著LED材料技術(shù)和工藝的提升，LED顯示屏以突出的優(yōu)勢(shì)成為平板顯示的主流產(chǎn)品之一，并在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，主要包括： （1）證券交易、金融信息顯示。這一領(lǐng)域的LED顯示屏占到了前幾年國(guó)內(nèi)LED顯示屏需求量的50%以上，目前仍有較大的需求。 （2）機(jī)場(chǎng)航班動(dòng)態(tài)信息顯示。民航機(jī)場(chǎng)建設(shè)對(duì)住處顯示的要求非常明確，LED顯示屏是航班住處顯示系統(tǒng)FIDS（Flight information Display system）的首選產(chǎn)品。 （3）港口、車站旅客引導(dǎo)信息顯示。以LED顯示民間為主體的信息系統(tǒng)和廣播系統(tǒng)、列車到發(fā)揭示系統(tǒng)、票務(wù)信息系統(tǒng)等共同構(gòu)成客運(yùn)樞紐的自動(dòng)化系統(tǒng)，成為國(guó)內(nèi)火車站和港口技術(shù)發(fā)展和改造的重要內(nèi)容。 （4）體育場(chǎng)館信息顯示。LED顯示屏作為比賽信息顯示和比賽實(shí)況播放的的主要手段已取代了傳統(tǒng)的燈光及CRT顯示屏，在現(xiàn)代化體育場(chǎng)館成為必備的比賽設(shè)施。 （5）道路交通信息顯示。智能效通系統(tǒng)（ITS）的興起，在城市效通、高速公路等領(lǐng)域，LED顯示民間作為可變情報(bào)板、限速標(biāo)志等，得到普遍采用。 （6）調(diào)度指揮中心信息顯示。電力調(diào)度、車輛動(dòng)態(tài)跟蹤、車輛調(diào)高度管理等，也在逐步采用高密度的LED顯示屏。 （7）郵政、電信、商場(chǎng)購(gòu)物中心等服務(wù)領(lǐng)域的業(yè)務(wù)宣傳及信息顯示。 （8）廣告媒體新產(chǎn)品。除單一大型戶內(nèi)、戶外LED顯示屏做為廣告媒體外，集群LED顯示屏廣告系統(tǒng)、列車LED顯示屏廣告發(fā)布系統(tǒng)等也已得到采用并正在推廣。 （9）演出和集會(huì)。大型LED顯示屏越來(lái)越普遍的用于公共和政治目的的視頻直播，如在我國(guó)建國(guó)50周年大慶、世界各地的新千年慶典等重大節(jié)日中，大型LED顯示屏在播放實(shí)況和廣告信息發(fā)布方面發(fā)揮了卓越的作用。 （10）展覽會(huì)，LED顯示大屏幕作為展覽組織者提供的重要服務(wù)內(nèi)容之一，向參展商提供有償服務(wù)，國(guó)外還有一些較大的LED大屏幕的專業(yè)性租賃公司，也有一些規(guī)模較大的制造商提供租賃服務(wù)。 經(jīng)過(guò)近十年的發(fā)展，我國(guó)LED顯示屏產(chǎn)業(yè)發(fā)展目前已初具規(guī)模，基本形成了一批具有一定規(guī)模的骨干企業(yè)。進(jìn)入新世紀(jì)，光電子產(chǎn)業(yè)得到廣泛的重視，一些具有實(shí)力和影響的企業(yè)把LED顯示屏作為經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略發(fā)展的重要內(nèi)容，涉足LED顯示屏產(chǎn)業(yè)，中國(guó)加入WTO、北京申奧成功等，成為L(zhǎng)ED顯示屏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的契機(jī)，預(yù)計(jì)在近兩年內(nèi)，我國(guó)的LED顯示屏產(chǎn)業(yè)將會(huì)有較大的調(diào)整和發(fā)展。 目前國(guó)內(nèi)主要LED顯示民間制造廠商主要集中在華東、華北、華南區(qū)域，大型制造商的市場(chǎng)范圍幾乎覆蓋整個(gè)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)LED廠商數(shù)量也在逐增加，目前比較上規(guī)模的（年產(chǎn)值在300萬(wàn)元以上）估計(jì)有150余家，其中年產(chǎn)值上千萬(wàn)的有20余家。而且由于國(guó)產(chǎn)LED顯示屏的性價(jià)比比較高，市場(chǎng)占有率近100%，國(guó)外同類產(chǎn)品基本沒(méi)有市場(chǎng)。目前在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上，國(guó)產(chǎn)LED顯示屏的市場(chǎng)占有率近100%，國(guó)外同類產(chǎn)品基本沒(méi)有市場(chǎng)，四十三屆世乒賽主會(huì)場(chǎng)天津體育中心、京九鐵路、北京西客站首都機(jī)場(chǎng)、浦東機(jī)場(chǎng)等，均由國(guó)內(nèi)代表企業(yè)中標(biāo)。國(guó)內(nèi)LED顯示屏產(chǎn)品及市場(chǎng)發(fā)展迅速，廠家眾多，但目前主導(dǎo)骨干企業(yè)群尚在形成之中，處于群雄逐鹿的時(shí)代。隨著LED顯示產(chǎn)品行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)逐步變得有序，市場(chǎng)即將轉(zhuǎn)入規(guī)?；?、品牌化競(jìng)爭(zhēng)，當(dāng)逐步形成實(shí)力占據(jù)市場(chǎng)分額50%以上的三到五家企業(yè)時(shí)，顯示屏市場(chǎng)將趨于成熟。 節(jié)能是LED最大的特點(diǎn),在我國(guó)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。中國(guó)照明用電約占總電量的12%, 保守估計(jì)2010年我國(guó)總發(fā)電量將達(dá)到30000億度,照明用電將達(dá)到約3600億度,如能節(jié)約一半的照明用電就是1800億度,相當(dāng)于兩個(gè)三峽電站的年發(fā)電量。照明節(jié)能產(chǎn)生了兩方面益處：能源消耗的節(jié)約和二氧化碳?xì)怏w排放的減少。 根據(jù)LED顯示屏專業(yè)委員會(huì)的統(tǒng)計(jì)，2001年成員單位的出口額約為4億元人民幣，這是LED顯示屏走向國(guó)際市場(chǎng)的良好跡象。國(guó)產(chǎn)LED顯示屏走出國(guó)門加入國(guó)際市場(chǎng)將使LED產(chǎn)業(yè)得到大的提升。 據(jù)科學(xué)界預(yù)測(cè)，到2008年，全球LED的產(chǎn)值將從 2004年的125億美元提高到500億美元。美國(guó)能源部研究報(bào)告分析，到2010年，美國(guó)將有55％的白熾燈和熒光燈被半導(dǎo)體燈替代，每年節(jié)約電費(fèi)可達(dá) 350億美元，半導(dǎo)體燈有望形成500億美元的大產(chǎn)業(yè)。韓國(guó)政府也拿出1億美元發(fā)展本國(guó)的LED照明產(chǎn)業(yè)。日本則提出，2006年將用半導(dǎo)體燈大規(guī)模替代傳統(tǒng)的白熾燈。目前，美國(guó)GE、荷蘭飛利浦、德國(guó)歐斯朗三大世界照明生產(chǎn)巨頭紛紛與半導(dǎo)體公司合作組建半導(dǎo)體照明公司，搶占產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)，目標(biāo)是使半導(dǎo)體照明成為21世紀(jì)的新光源。 二、國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)（含文獻(xiàn)綜述）： 目前，大多數(shù)封裝裝備中采用的是電機(jī)——滾珠絲杠式的驅(qū)動(dòng)方式，伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是通過(guò)絲杠轉(zhuǎn)為定位平臺(tái)的直線運(yùn)動(dòng)，其極限加速度可以達(dá)到1g。 日本發(fā)明了一種采用直線電磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)的XY定位平臺(tái)，可以有效地提高定位系統(tǒng)的速度和可靠性。省去了旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)中的傳動(dòng)環(huán)節(jié)，從而都不痛的提高了 XY定位平臺(tái)的性能。但目前存在的問(wèn)題是，無(wú)論用哪種直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，動(dòng)補(bǔ)痛程度的存在滯后、有限響應(yīng)、有限加速度及速度等問(wèn)題，且不同程度的限制了定位精度的進(jìn)一步提高。音圈電機(jī)(Yoica Coil Aotuator)是另一種可用于直接驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件它是基于安培力原理制造的，除了和直線電機(jī)一樣避免了傳動(dòng)環(huán)節(jié)存在間隙等不足外，在理論上具有無(wú)限分辨率，還有無(wú)滯后、高響應(yīng)、高加速度、高速度、體積小、力特性好、控制方便等優(yōu)點(diǎn)使音圈電機(jī)更適用于要求高加速度，高頻激勵(lì)，快速和高精度定位的控制系統(tǒng)中[ss.}s]將其用于高頻啟動(dòng)和轉(zhuǎn)向的引線鍵合設(shè)備定位機(jī)構(gòu)中，無(wú)疑是理想的選擇。 如下圖所示即為音圈電機(jī)應(yīng)用在半導(dǎo)體加工設(shè)備中的XY定位平臺(tái)上的實(shí)例，在該X7定位平臺(tái)單方向，即X向采用了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)，Y向 則用平面直線電機(jī)驅(qū)動(dòng).新加坡發(fā)明的雙向都采用音圈電書1來(lái)驅(qū)動(dòng)的XY精密定位平臺(tái)，即在該安裝有焊頭的XY定位平臺(tái)中，其X向和Y向均采用音圈電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)焊頭在水平面的兩自由度運(yùn)動(dòng)。又比如美國(guó)BEITedmologies公司的音圈電機(jī)也有用在XY定位平臺(tái)上的成功范例。 近年來(lái)，隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，各種形式的封裝樣式越來(lái)越多，LED封裝高速、高精度的需求日益緊迫。為進(jìn)一步提高質(zhì)量和生產(chǎn)率，對(duì)該類設(shè)備的運(yùn)動(dòng)精度和運(yùn)動(dòng)速度、加速度等性能提出了更高的要求，也體現(xiàn)了該類作業(yè)裝備向高速、高精度方向發(fā)展的趨勢(shì)。這就要求LED的封裝技術(shù)不斷的發(fā)展和改良。 3、 研究?jī)?nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案： 主要研究面向LED封裝的XY二自由度的工作臺(tái)的設(shè)計(jì)，主要工作包括電機(jī)的選擇、導(dǎo)軌的選擇、軸承的選擇、滾珠絲桿的設(shè)計(jì)、聯(lián)軸器的選擇、機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度 目標(biāo)：工作臺(tái)運(yùn)行能達(dá)到精度要求，工作臺(tái)運(yùn)行可靠。 主要特色：能自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行精度。 工作進(jìn)度：第一周查閱有關(guān)資料，做好準(zhǔn)備工作，完成電機(jī)的選擇 第二周完成軸的設(shè)計(jì)以及軸承的選擇 第三周完成帶與帶輪的設(shè)計(jì)，完成X軸上旋臺(tái)的設(shè)計(jì) 第四周完成導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)，完成滾珠絲桿的設(shè)計(jì)工作 第五周完成聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)以及X-Y工作臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 第六周完成工作臺(tái)二維與三維圖紙的繪制，并完成文字的整理工作。 5、 參考文獻(xiàn) [1] 璞良貴，紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì).第七版.北京：高等教育出版社，2001 [2] 趙松年，張奇鵬. 機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京： 機(jī)械工業(yè)出版社，1996 [3] 徐灝主編，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.12 [4] 李克永.化工機(jī)械手冊(cè). 天津: 天津大學(xué)出版社，1991.5 [5] M F Caggiano, E Barkley, M Sun, J T Kleban, Electrical modeling of the chip scale ball grid array package at radio frequencies, Microelectronics Journal, 2000, 31:701～709 目 錄 1前 言 1 2 X—Y工作臺(tái)的傳動(dòng)方式 2 3 螺旋絲杠副的選取 3 3.1導(dǎo)程的選取 3 3.2 螺旋傳動(dòng)型式的選取 4 3.3 計(jì)算最大速度和各時(shí)段的時(shí)間 4 3.4 滾珠絲杠副尺寸選擇計(jì)算 5 3.4.1 計(jì)算當(dāng)量載荷 5 3.4.2 計(jì)算當(dāng)量轉(zhuǎn)速 r/min 5 3.4.3計(jì)算額定動(dòng)載荷 5 3.4.4估算滾珠絲杠允許最大軸向變形m（μm） 6 3.4.5滾珠絲杠副的支撐方式選擇 7 3.4.6 估算滾珠絲杠底徑d2m 7 3.4.7 滾珠絲杠副的預(yù)緊方式 8 3.4.8 計(jì)算預(yù)緊力Fp （N） 9 3.4.9 DN值的驗(yàn)算 9 3.4.10 安裝部精度及其設(shè)計(jì) 9 3.5 螺旋升角與傳動(dòng)效率 10 3.5.1 螺旋升角的計(jì)算 10 3.5.2 傳動(dòng)效率的計(jì)算 11 3.6 計(jì)算行程補(bǔ)償值C （μm） 11 3.7 計(jì)算預(yù)拉伸力Ft（N） 11 4 滾動(dòng)軸承型號(hào)選擇計(jì)算 12 4.1 初步選擇軸承的類型 12 4.2 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 12 4.3 按額定載荷選擇軸承 13 4.3.1 計(jì)算額定動(dòng)載荷 13 4.3.2額定靜載荷的計(jì)算 14 4.3.3 按基本額定動(dòng)載荷選取軸承 15 5 系統(tǒng)剛度的計(jì)算 （N/μm） 17 5.1滾珠絲杠軸本身的軸向剛性，N/μm 17 5.2滾珠螺母本身的軸向剛度 17 5.3計(jì)算系統(tǒng)剛度 17 6 電機(jī)的選擇 19 6.1 滾珠絲桿副推力與扭矩的關(guān)系公式 19 6.2 工作臺(tái)加速扭矩的計(jì)算 19 6.3 計(jì)算滾珠絲杠預(yù)壓扭矩Td 20 6.4 滾珠絲杠副驅(qū)動(dòng)扭矩的計(jì)算 20 6.5馬達(dá)的選定 21 7 聯(lián)軸器的選擇 22 8 滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的選擇 23 8.1直線導(dǎo)軌種類選擇 23 8.2 滾動(dòng)導(dǎo)軌的計(jì)算 24 8.2.1 計(jì)算導(dǎo)軌的載荷 24 8.2.2 平均載荷的計(jì)算 26 8.2.3 導(dǎo)軌型號(hào)的選取 26 8.3 防塵措施 27 9 工作臺(tái)支撐底座外形的設(shè)計(jì) 28 結(jié) 論 29 參考文獻(xiàn) 30 致 謝 31 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文翻譯 題目 面向LED封裝的XY二自由度的工作臺(tái)的設(shè)計(jì) 專 業(yè) 名 稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 Low Cost Solution for Bonding Wire Jong-Soo Cho,Jeong-Tak,Moon(R&D,MK Electron Co.,Ltd.Korea,449-812)Abstract:Recently,gold price is going up to over 1,000USD and the price of semiconductor device thatis especially memory device is going down.In semiconductor industry,major concern is cost reduction.To reduce material cost of bonding wire,Au-Ag alloy wire has been tried to be used in electronic de-vices in substitution for Au wire,since several years ago.However,Au-Ag alloy wire could not been ap-plied to such devices due to failures during high humidity reliability test such as PCT(Pressure cookertest).This study investigates failure mechanism during PCT in electronic device of conventional Au-Agwire,the effects of the element(Pd)that was put into Au-Ag wire to prevent the humidity reliability test(PCT)failure.Keywords:Au-Ag wire;PCT(Pressure Cooker Test);Humidity;Reliability收稿日期:2008-04-15·封裝與測(cè)試·60電子工業(yè)專用設(shè)備Equipment for Electronic Products ManufacturingEPEMay.2008（總第160期） 1 Introduction Au has been used as bonding wire for semicon-ductor packaging generally.however,in order to re-duce cost in the semiconductor industries,substitutionfor the gold wire by some other low cost wire has be-come a critical issue.As Gold and Silver form com-plete solid solution,it make it possible that Ag ofhigh contents is alloyed to Au,therefore it can savewire cost for semiconductor package.It has reported,however,that degradation of thebond between Au-Ag ball and Al pad is critical prob-lem.These humidity reliability problem acts as thebarrier for the application of Ag alloyed Au wire tosemiconductor package in spite of low cost.The purpose of current paper is to study(1)whybondability between Au-Ag ball and Al metallizationis weakened during humidity test(2)the influence ofPd element alloying on Au-Ag wire to solve the fail-ure problem during humidity reliability. 2 Result and Discussion 2.1 The shapes of FAB,1st Bond, 2nd Bonds,Looping SEM images were observed to check out whether 。Free Air Ball,1st bonded ball,2nd stitch bond,loop-ing were good or not in Fig.1.As a result,It werechecked out that all conditions were no problem. 2.2 The Bondability after PCTAfter the three kinds of wires(Diameter:20μm)-(1)4N Au,(2)Au-15%Ag,(3)Au-15%Ag-5%Pd-on Al metallization were ball-bonded,the samplewere exposed under JESD 22-A102,PCT condition(at 121’C,204.9×10-3 MPa,100%RH).It is shown in Fig.2 that vertical line representBPT(bond pull test)values,and horizontal line repre-sent PCT duration time.Inspection of this chart re-veal that BPT value was drastically decreased afterPCT for 24 h in case of Au-15%Ag,and it wasaround zero after 48 h PCT.On contrast,in case of4N Au(99.99%Au)and Au-15%Ag-5%Pd,it keptstable BPT values.As a result,we could find out preventing Pd ele-ment from bondability degradation of Au-15%Ag during PCT. Fig.3 shows ball shear test results.In case ofAu-15%Ag,BST values were dropped down slowly,compared with BPT valued in Fig.2,but overalltrends were almost similar to BPT values in Fig.2 STEM image of interface between Au-15%Agball and Al pad,after PCT(121’C,204.9×10-3 MPa,100%RH,96h)is shown in Fig.4.Inspection of thisimage reveal that intermetallic compounds are formedin the region upper Al pad.It was observed that darkline,that is micro crack between Au-15%Ag andAu-Ag-Al intermetallic compounds. The Fig.5 shows the line scanning analysis byEDS along the red line in left first STEM image,and the analysis was performed for 4 elements that areOxygen,Aluminium,Gold,Silver.As a remarkable results,it could be detected that there is region whereOxygen peak and Al peak is high around crack. Judging from existence of Aluminium oxidearound the crack,it was inferred that the crack is gen-erated by Al-Oxide.It’s considered that the reasonfor the oxide layer&crack occurrence is galvanic corrosion,Ag migration phenomena 2.3 TEM,EELS Analysis Fig.6 shows TEM(Transmission Electron Mi-croscopy)image&oxygen mapping image by EELS(Electron Energy Loss Spectrometer)for the interfacebetween Au-15%Ag wire.The thickness of IMC wasobserved around 50～100 nm,and that of crack wasaround 10～30 nm. As analyzed by EELS mapping,Oxygen elementis distributed along the crack region,therefore it couldbe acknowledged that the crack occurred by corrosionby this results again. It was shown that the TEM&EELS analysis re-sults to investigate the influence of Pd element on in-terface between Au-15%Ag-5%Pd ball and Al metal-lization,after PCT 96 h in Fig.7. Inspection of the TEM&EELS images revealthat it has thinner intermetallic compounds band andless Oxygen distribution compared with case withoutPd element.The thickness of IMC was measured tobe around 20～30 nm,no crack was observed inTEM image. As a results,It was observed that the less inter-metallic compounds formation,no crack formation,lessOxygen region,in adding Pd element to Au-15%Ag. 3 Conclusions 3.1 The case of bonding Au-15%Ag to Al pad (1)PCT degrades bond strength drastically. (2)As a result of Al-oxide layer forming,the mi-cro crack is generated,it makes bondability degradation. (3)It is considered that the reason for oxide layerforming&crack generation is galvanic corrosion,Agmigration phenomena under high temp.and humidity. 3.2 The case of bonding Au-15%Ag-5%Pd ball to Al pad (1)The addition of Pd in Au-15%Ag improves bondability degradation after PCT considerably (2)The addition of Pd induces less IMC forma-tion,and it prevents oxide layer forming