华中科技大学 机械科学与工程学院， 武汉 430074
为解决人工对荧光原位杂交(Fluorescence In Situ Hybridization，FISH)荧光图像进行结果判读存在的效率低、劳动强度大等问题，针对FISH荧光图像细胞智能检测提出一种融合空域图像增强的改进YOLOv5算法。算法在原始YOLOv5神经网络模型基础上，加入了空域图像增强模块，并选择了模块最佳增强系数，扩大了模型对荧光图像的对比度适应范围，提高了模型的特征提取能力和细胞检测准确率。实验结果显示，改进YOLOv5模型的平均精度均值(Mean Average Precision，mAP)为0.983，达到了比原始模型更优的训练效果和收敛速度，并且，改进YOLOv5模型的细胞识别率达到91.65%，比原始YOLOv5模型提升了9.19%。将细胞智能检测算法嵌入自主开发的荧光图像智能检测软件，结合荧光点检测算法，可给出有效判读结果。
FISH技术 荧光图像 神经网络 细胞检测 FISH (fluorescence in situ hybridization) technolo fluorescence images YOLOv5 YOLOv5 neural networks cell detection
华中科技大学 机械科学与工程学院, 武汉 430074
提出一种基于红外热图序列的板级芯片开/短路缺陷检测方法。首先记录芯片关键区域在上电程序响应过程的温度均值序列, 运用Savitzky Golay卷积平滑法对其平滑滤波后提取时域特征参量, 利用主成分分析法优选关键特征; 然后构建支持向量机分类模型, 利用粒子群算法优化支持向量机模型参数, 使其能有效区分不同的电路板故障类型。为验证提出的方法在芯片开/短路缺陷检测中的有效性, 在开发板上的主控芯片上进行了多种焊球开/短路模拟实验。结果表明, 优化后的分类模型在测试集的交叉验证分类准确率为96.90%, 证明了该方法诊断芯片开/短路缺陷的有效性。
红外热图序列 电路板缺陷检测 支持向量机 粒子群算法 infrared images series circuit fault diagnosis support vector machine particle swarm optimization algorithm
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory of Digital Manufacturing Equipment and Technology, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
This Letter presents a novel approach to enhance the fringe contrast (visibility) in a digital off-axis hologram digitally, which can save several adjustment procedures. In the approach, we train a pair of coupled dictionaries from a low fringe contrast hologram and a high one of the same specimen, use the dictionaries to sparse code the input hologram, and finally output a higher fringe contrast hologram. The sparse representation shows good adaptability on holograms. The experimental results demonstrate the benefit of low noise in a three-dimensional profile and prove the effectiveness of the approach.
090.1995 Digital holography 100.2980 Image enhancement Chinese Optics Letters
2016, 14(6): 060901
华中科技大学 数字制造装备与技术国家重点实验室, 武汉 430074
3D-IC技术被看作是应对未来半导体产业不断增长的晶体管密度最有希望的解决方案,而微凸点键合技术是实现3D集成的关键技术之一.采用电镀工艺制作了直径为50μm、间距为130μm的高密度Cu/Sn微凸点,分析了不同预镀时间及电流密度对Cu微凸点形成质量的影响,并使用倒装焊机实现了高密度Cu/Sn微凸点的键合.利用直射式X射线、分层式X射线对键合样片进行无损检测,结果表明键合对准精度高,少量微凸点边缘有锡被挤出,这是由于锡层过厚导致.观察键合面形貌,可以发现Cu和Sn结合得不够紧密.进一步对键合面金属间化合物进行能谱分析,证实存在Cu6Sn5和Cu3Sn两种物质,说明Cu6Sn5没有与Cu充分反应生成稳态产物Cu3Sn,可以通过增加键合时间、减少Sn层厚度或增加退火工艺来促进Cu3Sn的生成.
3D集成 Cu/Sn微凸点 电镀 键合 金属间化合物 3D integration Cu/Sn microbump electroplating bonding intermetallic compound
华中科技大学 数字制造装备与技术国家重点实验室, 武汉 430074
解决铜铜键合工艺中的铜氧化问题对于三维集成技术具有重要意义。选用1-己硫醇做临时钝化剂, 通过自组装形式形成单层膜附着于铜表面, 以防止铜在存放时与空气接触而发生氧化, 键合前再使用乙醇等有机溶剂去除该单层膜。为了评估1-己硫醇的钝化效果, 采用接触角作为主要指标对实验结果进行评价。研究表明, 样片表面经过1-己硫醇处理后, 接触角极大增加, 并在空气中长时间保持稳定, 说明1-己硫醇具有良好的钝化效果, 采用此方法得到了高质量的铜铜热压键合样片。
铜铜键合 1-己硫醇 自组装单层膜 钝化 接触角 Cu-Cu bonding 1-hexanethiol self-assembled monolayer passivation contact angle
华中科技大学 数字制造装备与技术国家重点实验室, 武汉 430074
研究了倒装芯片中UBM制备和焊球回流工艺流程。通过改变阻挡层Ni和浸润层Cu的厚度, 结合推拉力测试实验, 探究了SnAgCu焊点剪切强度的变化规律。研究结果表明, UBM中阻挡层Ni对SnAgCu焊点的力学性能影响最大, 而浸润层Cu厚度的增加也能提高SnAgCu焊点的力学性能。进一步对推拉力实验后的焊点形貌进行了SEM观察和EDS分析, 得到了焊盘剥离、脆性断裂、焊球剥离、韧性断裂四种不同的焊点失效形式, 代表着不同的回流质量, 而回流质量主要由UBM的成分和厚度决定。研究结果为倒装焊工艺的优化提供了理论指导。
倒装芯片 阻挡层 浸润层 推拉力 失效形式 flip chip barrier layer wetting layer ball shear failure mode
1 华中科技大学 数字制造装备与技术国家重点实验室，武汉 430074
2 湖北工业大学 机械工程学院，武汉 430068
基于氧等离子体活化的硅硅直接键合是一种新型的低温直接键合技术。为了优化工艺参数，得到高质量的键合硅片，选用正交试验法，研究了氧等离子体活化时间、活化功率、氧气流量三个重要的工艺参数对键合的影响，并采用键合率评估键合质量。研究结果表明，活化功率对键合率的影响最大，氧气流量次之，活化时间对结果影响最小，据此结论，在上述工艺中需重点关注活化功率和氧气流量的参数选择。
氧等离子体 硅硅直接键合 正交试验 oxygen plasma silicon direct bonding orthogonal experiments
华中科技大学 数字制造装备与技术国家重点实验室, 武汉 430074
传统的倒装芯片无损检测技术并不能完全满足倒装焊检测需要，为此提出了一种基于主动红外的倒装芯片缺陷检测方法。通过非接触方式对倒装芯片施加热激励，并结合红外测温设备检测芯片温度分布情况，从而对芯片内部缺陷进行诊断与识别。实验研究表明，该方法能较好地检测出倒装焊点缺陷，可应用于倒装焊芯片的缺陷检测与诊断研究。
倒装芯片 主动红外 缺陷检测 flip-chip active thermography defect inspection
华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室, 湖北 武汉 430074
Morpho蝴蝶的颜色效应是由蝴蝶鳞翅上特殊的分级微纳结构与光发生干涉、衍射和散射等作用引起的，是一种典型的结构色。以严格耦合波理论（RCWA）为基础，借助光学衍射结构综合设计工具，建立了仿蝴蝶鳞翅分级结构的二维模型，系统分析了底层电介质单元横向周期占空比、纵向相邻电介质单元宽度差值、介质层纵向周期占空比以及脊柱与基底之间夹角等结构参数对Morpho蝴蝶鳞片光学特性的影响。揭示了蝴蝶鳞翅结构色的显色机理，为具有环境检测功能的仿生微纳结构和器件的设计、制造和应用提供了理论指导。
生物光学 光学特性 严格耦合波理论 Morpho蝴蝶 分级结构
1 华中科技大学 数字制造装备与技术国家重点实验室,武汉 430074
2 武汉光电国家实验室 光电材料与微纳制造研究部,武汉 430074
3 中北大学 电子测试技术国家重点实验室,太原 030051
根据光学干涉显微法原理,设计开发了一套微纳结构表面形貌测量系统。该系统采用林尼克干涉显微镜,通过参考镜扫描的方法将扫描器与相移器集为一体,分别采用五步相移算法和基于采样定理的包络均方函数(SEST)算法实现相移干涉法(PSI)和垂直扫描干涉法(VSI)两种模式对微纳结构的表面形貌测量。为验证该系统性能,采用标准多刻线样板和标准台阶作为样件对VSI和PSI两种模式分别进行了测量实验。结果证明,该系统能够完成微纳结构表面形貌的快速精确测量,可以满足微电子、微机电系统中微纳结构的表面形貌测量要求。
相移干涉法 垂直扫描干涉法 林尼克干涉结构 五步相移算法 SEST算法 Phase Shift Interferometry Vertical Scanning Interferometry Linnik interferometer five-step phase-shift algorithm Squared-Envelope function estimation by Sampling T
