面向半导体封装的点胶系统建模、控制与实现

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1、华中科技大学博士学位论文面向半导体封装的点胶系统建模、控制与实现姓名：赵翼翔申请学位级别：博士专业：机械电子工程指导教师：丁汉;李涵雄20040515摘要时间/压力型流体点胶技术在半导体封装过程中有着广泛的应用它利用压缩空气将一定量的粘接剂流体挤压到基板或基片上以实现芯片和基板之间的粘接由于点胶过程涉及到气体液体等多种介质且所用的粘接剂多为环氧树脂为非牛顿流体其复杂多变的性能使得点胶的性能和质量难以保证传统上点胶过程一直是开环控制严重依赖操作人员的经验并且性能可靠性不高目前对点胶过程缺乏研究一直没有得到一个理想的过程模型实现高精度

2、高稳定性的点胶已经成为封装过程中一大难题本论文从封装过程的实践出发以提高点胶过程性能为目标从建模和控制的角度来研究半导体封装中的精确点胶问题论文首先对包括点胶技术在内的半导体封装过程的研究发展情况进行了综述对当前的半导体封装技术的发展主要的封装过程等进行了介绍值得一提的是对半导体封装过程的技术特点及其关键技术进行了概括对当前的各种流体点胶技术进行了对比研究指出了各自技术上的优缺点和影响点胶质量的各种相关因素其次对点胶过程建立了一个物理上准确数学上简洁的近似过程模型首先针对点胶过程的气动系统中的非线性连接气管试管腔的动态特性对气动系

3、统建立了一个过程模型然后针对一类复杂的非牛顿流体采用有限元方法对其建模分析得到的结果可以为进一步的简化解析建模提供参考最后对描述流体运动的非线性偏微分方程采用了解析方法建模通过合理选择基函数并采用谱方法求解结果推导出了一个近似的流体运动模型该模型在精度没有显著下降的基础上在复杂度上比有限元模型有了大大的简化最后将气动系统模型和胶体流动模型进行集成就得到了一个简单有效的工业点胶过程物理模型然后基于所建立的点胶过程模型来对点胶过程设计出了一套批量控制方案由于过程的物理模型难以直接应用于控制器设计因此首先基于ANFIS模糊建模系统对过程

4、进行了简化结果得到了面向控制的分段线性系统模型其次根据该面向控制的近似过程模型设计出了EWMA控制方案并对稳定性进行了分析最后根据过程的物理模型采用了对过程关键参数进行在线估计的方法来对控制器进行更新仿真和实验验证了所提出的控制方案确实有助于点胶性能的提高-I-最后研究了所设计出的控制方案在PC机上的具体实现问题首先对常见的PC上的基于Windows的工业控制系统方案进行了比较再根据点胶系统的硬件环境通过充分挖掘现有资源设计出高精度的控制系统定时方案最后对软件的控制流程和应用中的若干问题进行了说明最终的实验证明了方案的有效性关键词

5、流体点胶过程建模谱方法批量控制EWMA滤波-II-AbstractInAdvancedIntegratedCircuitEncapsulation(AICE)process,thetime-pressuredispensingsystemhasbeenwidelyusedtosqueezetheadhesivefluidinasyringeontoboardsorsubstrateswiththepressurizedairforwafer/substratebonding.However,complexityoftheproce

6、ss,whichincludestheair-fluidcouplingandtheirnonlinearuncertainties,makesitdifficulttoobtainthedesirableprocessmodel.TheNon-Newtoniandispensingmaterial(generallyepoxy)onlyfurtherdeterioratesthecase.Traditionallythedispensingprocessisbasedontheopen-loopcontrol,whichheav

7、ilyreliesonthefieldengineer’sexperiences.Therefore,itsperformanceislimited.Fordispensingprocess,nosystematicefforthasbeenmadeandadesirableprocessmodelisnotavailable.It’simperativetohaveanaccuratecontrolofthefluidvolumedispensedintheAICEprocess.Basedonthecurrentpackagi

8、ngpracticeandaimedforthedispensingprocessperformanceimproving,itisthepurposeofthisthesistorealizetheaccuratefluidmanipulatio