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技术报告：激光多普勒测振仪进行超声波振动测量（第三部分）

8.导线焊料测量程序

8.1设备配置

  1. 小野测器LV-1800激光多普勒测振仪

  2. XYZ磁性支架带舞台 -小野测器LV-0030 + LV-0015 + LV-0016

  3. 大三脚架小野测器

  4. 三脚架安装板（磁性铁板）小野测器LV-0018A

  5. 数字示波器 (OSC) 或具有1M以上内存的等效高速存储示波器

  6. BNC-BNC电缆×1、探针×1 (根据机器不同有鳄鱼口-BNC电缆等)

  7. 90°反射镜（用于测量引线框架）小野测器LV-0301

8.2设备设置

按如下所示安装设备:。

  1. 在三脚架上安装三脚架安装板，固定带XYZ工作台的磁铁支架。

  2. 从主机中取出LV-1800的传感器头，将其安装在磁性支架上。

  3. 从导线接头中取出传感器的超声波发射器*的电压信号，并将其连接到OSC的CH1。
    ※因制造商而异。邦达手册参考

  4. 输入LV-1800的速度输出到OSC CH 2。

8.3传感器操作步骤

  1. 打开电源。进行20分钟以上的热身。

  2. 手动将毛细管移动到要测量的焊接位置。

  3. 将激光投射到毛细管上，然后操纵镜头的焦距和微舞台，使反射率指示器稳定地处于绿色区域 (不闪烁) 。此时，请确保传感器上的“ERROR”不亮或闪烁。

    ※(3) 的项目是所有工作中最需要技术的部分。焊料主体与传感器的相对振动对测量结果的影响非常小，无法从毛细管的振动数据中观察到振动速度的频率成分。然而，当相对大幅波动时，例如在放置粘合剂或三脚架的地板上没有强度，难以稳定地照射激光到毛细管圆柱顶部，稳定地保持电平指示器，S/N的良好数据无法获得。作为对策，通过将光学除振台拉到三脚架下面，可以减轻振动的影响。

  1. 毛细管上的激光焦点尽可能设置在毛细管尖端，但根据毛细管的种类，尖端可能会因负荷而弯曲，因此建议设置在开始锥化的位置。重要的是，如果每次测量都大幅改变焦点位置，则数据将不相关，因此请在XYZ阶段进行调整，使其几乎相同。

  2. 对于频率高于 60kHz 的振动，请选择 1 m/s/V 的速度范围。*我们建议使用激光多普勒测振仪的速度输出，而非位移输出。位移输出会同时拾取来自地面的微小振动位移，而使用速度输出时，毛细管的振动速度与地面的振动速度差异显著，因此这种差异不会反映在数据中。

  3. HPF和LPF过滤器都处于关闭状态。

振子具有在特定频率下产生较大振动的特性 (共振频率)，但频率有时会根据条件发生变化，因此在驱动振子的振荡器中设置反馈电路，进行频率控制。此外，通过放大金属喇叭传播的振动，刀具尖端的振幅在空载时约为几μm。为了实现稳定的焊接，刀具尖端的振动幅度必须稳定。因此，对直接测量刀尖振动的需求逐年增加。

8.4示波器临时设置步骤

观察实际信号，并适当调整电压范围和其他设置。测量采用数字示波器，以美国振荡波形为参考。使用单次触发来记忆激光多普勒测振仪的振动波形，然后对波形的任意部分进行放大和离线分析。

  1. 打开电源

  2. 只显示想要显示的波形

    • CH键
    • 亮起

  3. 输入耦合为AC

    • INPUT键
    • AC

  4. 设置探测阻尼比※

    ※查看探测器的阻尼比并设置阻尼比。

    • INPUT键

    • Probe

    • 1:1或1:10

  5. 将电压轴灵敏度设定为最佳 (2V/div左右)

    • V/DIV键

    • 旋转旋钮

  6. 将触发器模式设置为单个

    • MODE键
    • SINGLE

  7. 将触发器级和触发器源设置为CH 1 (约0.5 V)

    • LEVEL/SOURCE键

    • CH 1

    • 旋转旋钮

  8. 设置触发位置 (-4 div)

    • POSITION/DELEY键

    • -4 div

  9. 将存储容量设置为1M或更大

    • ACQ键

    • Length

    • 1M

  10. 设定各接合时间的时间轴 (1 ms/div~10 ms/div) 。

    • TIME/DIV旋钮

  11. 将OSC置于等待触发状态

    • START/STOP键

8.5导线焊接器测试振荡

设置完成后，尝试手动测试振荡。此时，确认LV-1800的OVER或ERROR指示灯不亮。如果OVER亮起，表示速度范围太低，或者设置不好，光量不足。观察OSC显示，如果波形在单波幅上超过10 V,则范围不合适。换成不超过10 V的微波炉。如果即使振荡也不显示数据，则可能是未按下开始按钮或触发器级别设置不正确。请重新设定触发电平，设定成能够显示US的振荡波形。

8.6 OSC分析步骤

  1. 在任意位置放大波形

    • POSITION键

    • 使用旋转旋钮将要放大的位置带到屏幕中心

    • 使用ZOOM键旋转旋钮选择放大倍率

  2. 光谱表示

    • 打开SHIFT,然后按FFT键

    • 用Trace选择希望光谱表示的波形。

    • 打开FFT。

  3. 使用光标读取每个波形 (可设置两个位置)

    • CURSOR键

    • 打开CURSOR

    • 旋转旋钮

  4. 打印出来

    • COPY键

9.参考文献

  • 波多野孝:“汽车用IC的超声波焊接”超声波技术Vol.2 No.11 (’90.11)
  • 浜田 邦昭 ： 「超音波ＩＣ用ボンダー」 超音波テクノ  Vol. 3  No. 4 （’91．4）
  • 松村 勝弘 ： 「IC用超音波ボールボンダ」 超音波テクノ  Vol. 4  No. 2 （’92．2）