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电子产品制造工艺多场多尺度建模分析

电子产品制造工艺多场多尺度建模分析
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作者:
出版社: 电子工业出版社
2022-11
版次: 1
ISBN: 9787121444807
定价: 98.00
装帧: 其他
开本: 16开
纸张: 胶版纸
页数: 177页
字数: 268.000千字
分类: 工程技术
  • 本书介绍了两种典型电子产品汽车压力传感器和FPCB的制造工艺研究，分别对其关键制造工艺过程进行了多场多尺度建模分析，涵盖了分子动力学与有限元建模分析、工艺参数设计与化、工艺性能实验验证。全书共10章，汇集了两种典型电子产品的关键工艺过程，括铜-铜引线键合工艺中微观接触过程，六种典型材料引线键合工艺性能比较，汽车压力传感器灌封工艺中芯片残余应力分析，汽车压力传感器引线键合焊点的热循环失效分析，FPCB化锡工艺分子动力学研究，FPCB曝光工艺中光场分析，FPCB蚀刻工艺中蚀刻剂喷淋性研究，FPCB蚀刻腔中蚀刻剂浓度分布与流场性分析，FPCB蚀刻工艺中蚀刻腔几何形貌演化过程分析，FPCB多蚀刻腔蚀刻过程分析。本书针对MEMS和FPCB制造工艺中的实际问题，建立物理模型和数值模拟模型，基于有限元和分子动力学方法，模拟电子产品制造过程中材料、微观结构的演变，揭示加工过程中电子产品变形、应力、缺陷的形成机理与演化机制，在此基础上提出变形、应力与缺陷的抑制策略及调控理论，指导工艺化，提高电子产品良率。 Chapter 1 Investigation on micro contact in Cu-Cu wire bonding process 001 

    1.1 Introduction 001 

    1.2 Molecular dynamics modeling of Cu-Cu wire bonding 003 

    1.3 Results and discussions 005 

    1.3.1 Formation and breakage processes of Cu-Cu weld 005 

    1.3.2 Analysis of Cu-Cu indentation morphology 007 

    1.3.3 Analysis of Cu-Cu atomic stress distribution 008 

    1.4 Conclusions 011 

    References 011 

    Chapter 2 Investigation on wire bonding performance with six typical 

    material pairs 014 

    2.1 Introduction 015 

    2.2 Molecular dynamics modeling of six material pairs 016 

    2.3 Results and discussions 018 

    2.3.1 Analysis of bonding forces and system energy 018 

    2.3.2 Analysis of atomic morphology for six material pairs 022 

    2.3.3 Analysis of atomic stress distribution for six material pairs 023 

    2.3.4 Four critical displacement points of six material pairs 025 

    2.4 Conclusions 028 

    References 028 

    ? 

    Chapter 3 Investigation on residual stress on chip of automobile 

    pressure sensor in potting process 032 

    3.1 Introduction 032 

    3.2 Thermal experiment of MEMS pressure sensor 034 

    3.3 Analytic analysis of thermal stress on sensitive structure 036 

    3.4 Modeling and Simulation 038 

    3.4.1 Geometric model of MEMS pressure sensor 039 

    3.4.2 Finite element model of MEMS pressure sensor 039 

    3.4.3 Finite element simulation of residual stress 040 

    3.5 Conclusions 044 

    References 045 

    Chapter 4 Investigation on thermal cycle failure of wire bonding 

    weld in automobile pressure sensor 047 

    4.1 Introduction 048 

    4.2 Thermal cycling experiments of the MEMS pressure sensor 049 

    4.2.1 A sample of thermal cycling test 049 

    4.2.2 Experimental methods of the thermal fatigue test 050 

    4.2.3 Experimental results and analysis under thermal cycles 052 

    4.3 Numerical simulation 053 

    4.3.1 Theoretical model of thermal fatigue 053 

    4.3.2 Geometric model of the MEMS pressure sensor 055 

    4.3.3 Simulation model of thermal fatigue of solder joint 056 

    4.3.4 Simulation results of solder joint failures 058 

    4.4 Conclusions 062 

    References 063 

    Chapter 5 Investigation on acoustic injection on automobile 

    MEMS accelerometer 066 

    5.1 Introduction 066 

    5.2 Experimental investigation of acoustic injection 068 

    5.3 Modeling and simulation 070 

    5.3.1 Disassembly of inertial measurement unit (IMU) 

    MPU6050 070 

    5.3.2 Geometric model of accelerometer unit 070 

    5.3.3 Finite element model of accelerometer sensitive structure 072 

    5.3.4 Simulation results and discussion of acoustic injection 074 

    5.4 Conclusions 080 

    References 081 

    Chapter 6 Investigation on wetting behavior of Sn droplet on FPCB 

    substrate surfaces 083 

    6.1 Introduction 083 

    6.2 Models and methods of different surfaces 085 

    6.2.1 Modified embed atom method (MEAM) potential 086 

    6.2.2 Simulation models of different surfaces 087 

    6.2.3 Experimental procedures of wetting behavior 

    on different surfaces 090 

    6.3 Results and discussion 090 

    6.3.1 Effect of temperature on wetting behavior 090 

    6.3.2 Effect of roughness on wetting behavior 094 

    6.3.3 Effect of Sn surface on wetting behavior 097 

    6.3.4 Contact angle measurement on different substrate surfaces 101 

    6.4 Conclusions 103 

    References 103 

    Chapter 7 Investigation on etchant spraying characteristics in FPCB 

    etching process 107 

    7.1 Introduction 108 

    7.2 Equipment of the FPCB etching process 110 

    7.3 Numerical simulation of multi-nozzle spraying system 111 

    7.3.1 Governing equations of fluid dynamics 111 

    7.3.2 Simulation model of spraying equipment 112 

    7.4 Results and discussions 114 

    7.5 Conclusions 122 

    References 123 

    ? 

    Chapter 8 Investigation of etchant concentration distribution and 

    fluid characteristics in FPCB etching cavity 126 

    8.1 Introduction 126 

    8.2 Model formulation and method of etching process 129 

    8.2.1 Governing equations of fluid dynamics and mass flux 129 

    8.2.2 Simulation model of the FPCB etching cavity 130 

    8.3 Results and discussions 133 

    8.4 Conclusions 140 

    References 140 

    Chapter 9 Investigation of etching cavity evolution in FPCB 

    etching process 143 

    9.1 Introduction 143 

    9.2 Equipment of the FPCB etching process 144 

    9.3 Numerical simulation of the FPCB etching process 146 

    9.3.1 Governing equations of the fluid dynamics 146 

    9.3.2 Simulation model of spraying and etching domain 147 

    9.4 Results and discussions 149 

    9.5 Conclusions 153 

    References 153 

    Appendix 156  
  • 内容简介:
    本书介绍了两种典型电子产品汽车压力传感器和FPCB的制造工艺研究，分别对其关键制造工艺过程进行了多场多尺度建模分析，涵盖了分子动力学与有限元建模分析、工艺参数设计与化、工艺性能实验验证。全书共10章，汇集了两种典型电子产品的关键工艺过程，括铜-铜引线键合工艺中微观接触过程，六种典型材料引线键合工艺性能比较，汽车压力传感器灌封工艺中芯片残余应力分析，汽车压力传感器引线键合焊点的热循环失效分析，FPCB化锡工艺分子动力学研究，FPCB曝光工艺中光场分析，FPCB蚀刻工艺中蚀刻剂喷淋性研究，FPCB蚀刻腔中蚀刻剂浓度分布与流场性分析，FPCB蚀刻工艺中蚀刻腔几何形貌演化过程分析，FPCB多蚀刻腔蚀刻过程分析。本书针对MEMS和FPCB制造工艺中的实际问题，建立物理模型和数值模拟模型，基于有限元和分子动力学方法，模拟电子产品制造过程中材料、微观结构的演变，揭示加工过程中电子产品变形、应力、缺陷的形成机理与演化机制，在此基础上提出变形、应力与缺陷的抑制策略及调控理论，指导工艺化，提高电子产品良率。
  • 目录:
    Chapter 1 Investigation on micro contact in Cu-Cu wire bonding process 001 

    1.1 Introduction 001 

    1.2 Molecular dynamics modeling of Cu-Cu wire bonding 003 

    1.3 Results and discussions 005 

    1.3.1 Formation and breakage processes of Cu-Cu weld 005 

    1.3.2 Analysis of Cu-Cu indentation morphology 007 

    1.3.3 Analysis of Cu-Cu atomic stress distribution 008 

    1.4 Conclusions 011 

    References 011 

    Chapter 2 Investigation on wire bonding performance with six typical 

    material pairs 014 

    2.1 Introduction 015 

    2.2 Molecular dynamics modeling of six material pairs 016 

    2.3 Results and discussions 018 

    2.3.1 Analysis of bonding forces and system energy 018 

    2.3.2 Analysis of atomic morphology for six material pairs 022 

    2.3.3 Analysis of atomic stress distribution for six material pairs 023 

    2.3.4 Four critical displacement points of six material pairs 025 

    2.4 Conclusions 028 

    References 028 

    ? 

    Chapter 3 Investigation on residual stress on chip of automobile 

    pressure sensor in potting process 032 

    3.1 Introduction 032 

    3.2 Thermal experiment of MEMS pressure sensor 034 

    3.3 Analytic analysis of thermal stress on sensitive structure 036 

    3.4 Modeling and Simulation 038 

    3.4.1 Geometric model of MEMS pressure sensor 039 

    3.4.2 Finite element model of MEMS pressure sensor 039 

    3.4.3 Finite element simulation of residual stress 040 

    3.5 Conclusions 044 

    References 045 

    Chapter 4 Investigation on thermal cycle failure of wire bonding 

    weld in automobile pressure sensor 047 

    4.1 Introduction 048 

    4.2 Thermal cycling experiments of the MEMS pressure sensor 049 

    4.2.1 A sample of thermal cycling test 049 

    4.2.2 Experimental methods of the thermal fatigue test 050 

    4.2.3 Experimental results and analysis under thermal cycles 052 

    4.3 Numerical simulation 053 

    4.3.1 Theoretical model of thermal fatigue 053 

    4.3.2 Geometric model of the MEMS pressure sensor 055 

    4.3.3 Simulation model of thermal fatigue of solder joint 056 

    4.3.4 Simulation results of solder joint failures 058 

    4.4 Conclusions 062 

    References 063 

    Chapter 5 Investigation on acoustic injection on automobile 

    MEMS accelerometer 066 

    5.1 Introduction 066 

    5.2 Experimental investigation of acoustic injection 068 

    5.3 Modeling and simulation 070 

    5.3.1 Disassembly of inertial measurement unit (IMU) 

    MPU6050 070 

    5.3.2 Geometric model of accelerometer unit 070 

    5.3.3 Finite element model of accelerometer sensitive structure 072 

    5.3.4 Simulation results and discussion of acoustic injection 074 

    5.4 Conclusions 080 

    References 081 

    Chapter 6 Investigation on wetting behavior of Sn droplet on FPCB 

    substrate surfaces 083 

    6.1 Introduction 083 

    6.2 Models and methods of different surfaces 085 

    6.2.1 Modified embed atom method (MEAM) potential 086 

    6.2.2 Simulation models of different surfaces 087 

    6.2.3 Experimental procedures of wetting behavior 

    on different surfaces 090 

    6.3 Results and discussion 090 

    6.3.1 Effect of temperature on wetting behavior 090 

    6.3.2 Effect of roughness on wetting behavior 094 

    6.3.3 Effect of Sn surface on wetting behavior 097 

    6.3.4 Contact angle measurement on different substrate surfaces 101 

    6.4 Conclusions 103 

    References 103 

    Chapter 7 Investigation on etchant spraying characteristics in FPCB 

    etching process 107 

    7.1 Introduction 108 

    7.2 Equipment of the FPCB etching process 110 

    7.3 Numerical simulation of multi-nozzle spraying system 111 

    7.3.1 Governing equations of fluid dynamics 111 

    7.3.2 Simulation model of spraying equipment 112 

    7.4 Results and discussions 114 

    7.5 Conclusions 122 

    References 123 

    ? 

    Chapter 8 Investigation of etchant concentration distribution and 

    fluid characteristics in FPCB etching cavity 126 

    8.1 Introduction 126 

    8.2 Model formulation and method of etching process 129 

    8.2.1 Governing equations of fluid dynamics and mass flux 129 

    8.2.2 Simulation model of the FPCB etching cavity 130 

    8.3 Results and discussions 133 

    8.4 Conclusions 140 

    References 140 

    Chapter 9 Investigation of etching cavity evolution in FPCB 

    etching process 143 

    9.1 Introduction 143 

    9.2 Equipment of the FPCB etching process 144 

    9.3 Numerical simulation of the FPCB etching process 146 

    9.3.1 Governing equations of the fluid dynamics 146 

    9.3.2 Simulation model of spraying and etching domain 147 

    9.4 Results and discussions 149 

    9.5 Conclusions 153 

    References 153 

    Appendix 156  
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