面向芯片封裝的微量膠液轉(zhuǎn)移過程建模及控制研究.pdf

1、微量膠液轉(zhuǎn)移技術(shù)是芯片封裝過程中的關(guān)鍵技術(shù)之一,對芯片封裝質(zhì)量起著決定性作用,該過程要求轉(zhuǎn)移的膠液量具有很高的一致性。然而,由于膠液轉(zhuǎn)移過程受膠液非牛頓流變特性及非線性動態(tài)過程的影響,要達(dá)到微量、高精度、高一致性的膠液轉(zhuǎn)移性能極為困難。本文從分析影響膠液轉(zhuǎn)移量的因素入手,對膠液轉(zhuǎn)移過程進(jìn)行動態(tài)建模,實(shí)現(xiàn)對膠液擠出量的精確預(yù)測,并深入研究了多參數(shù)對膠液與基板接觸及拉斷動態(tài)過程的影響規(guī)律,在此基礎(chǔ)上,制定開關(guān)自適應(yīng)控制策略,以提高膠液轉(zhuǎn)移量

2、的一致性。論文主要工作及研究成果如下:
　　1)微量膠液轉(zhuǎn)移原理與過程分析。針對微量膠液轉(zhuǎn)移過程中存在的問題,分析了產(chǎn)生這些問題的原因及影響膠液轉(zhuǎn)移量的主要因素,并對這些因素的可控性及可觀測性作了歸納,為膠液轉(zhuǎn)移過程動態(tài)建模與控制研究提供依據(jù)。
　　2)建立了窄脈沖氣壓作用下注射器內(nèi)部非穩(wěn)態(tài)壓力響應(yīng)模型。由于窄脈沖(數(shù)十毫秒脈寬)氣源壓力作用下注射器內(nèi)壓力并未達(dá)到穩(wěn)態(tài),且不能直接測量,現(xiàn)有研究中均將注射器入口壓力視為其內(nèi)部壓

3、力。本文分別建立了注射器內(nèi)充、放氣過程壓力響應(yīng)模型,并將注射器入口壓力、本文所建模型解析壓力與數(shù)值模擬壓力比較。結(jié)果表明,本文模型預(yù)測注射器內(nèi)部壓力的平均誤差(9.6％)遠(yuǎn)小于以注射器入口壓力代替內(nèi)部壓力時(shí)的平均誤差(24.1%)。
　　3)研究了多參數(shù)影響下膠液與基板接觸及拉斷過程動力學(xué)特性。膠液被擠出至針頭后需與基板接觸、拉斷實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移,拉斷時(shí)針頭膠液殘留導(dǎo)致實(shí)際轉(zhuǎn)移量并不等于擠出量。本文首先研究了針頭結(jié)構(gòu)參數(shù)對膠液擠出量的影響

4、規(guī)律,并建立了膠液拉斷過程氣-液兩相流動態(tài)流變模型,在此基礎(chǔ)上,結(jié)合VOF模型、Brackbill表面張力模型及動網(wǎng)格技術(shù)對膠液拉斷動態(tài)過程進(jìn)行數(shù)值模擬,獲得了針頭與基板接觸距離、針頭回復(fù)速度、膠液與基板接觸角等多參數(shù)對膠液轉(zhuǎn)移量的影響規(guī)律。結(jié)果表明,以上參數(shù)會明顯影響膠液的轉(zhuǎn)移量及拉斷后的形狀。
　　4)制定了基于膠點(diǎn)體積預(yù)測模型的時(shí)間-壓力開關(guān)自適應(yīng)控制策略。通過對微量膠液轉(zhuǎn)移系統(tǒng)的氣動部分和膠液微擠出部分分別進(jìn)行建模,得到膠