引线键合线弧成形规律及其实验平台运动控制研究

摘要

近年来，随着IC制造业的快速发展，对芯片封装技术有了更高的要求。而引线键合正向着高密度、高速度、高可靠性方向发展，这对引线键合设备和键合工艺都提出了更高的要求。
　　本文以引线键合线弧成形过程为研究对象，分析了线弧成形过程中键合头运动与引线轮廓间的关系，从分析结果可知，键合头运动精度对线弧轮廓有很大影响。之后对线弧成形过程键合头的精密运动控制进行了研究，使得引线键合实验平台键合头的运动精度能够满足芯片焊接的要求。具体研究内容如下:
　　1.在K&S8028引线键合机上进行了引线键合实验，并通过高速摄像仪记录下引线键合过程，得到了引线键合过程序列图像。对引线键合过程序列图像进行分析和处理，得到了劈刀运动参数和线弧成形过程中各位置引线轮廓，为后续的研究提供基础。
　　2.基于连杆-弹簧模型对线弧轮廓进行了预测，并将预测结果与实验结果进行了对比，验证了预测模型的有效性。之后在该模型的基础上，利用田口方法分析了劈刀运动轨迹对引线轮廓的影响。
　　3.针对线弧成形过程中键合头的运动精度要求，对键合头的键合运动进行了精密运动控制研究。在键合头精密运动的基础上，对键合头进行了引线键合运动测试，得到了较好的运动效果。
　　4.在键合头高精密运动控制的基础上，针对线弧成形过程中键合头的运动特点，对键合头运动进行了规划。并将规划结果应用于引线键合过程键合头的运动，对比前面未进行规划的劈刀运动，规划后的键合头运动误差更小。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题来源与研究背景

1．2 芯片互连技术简介

1．3 国内外研究现状

1．3．1 引线键合线弧成形规律

1．3．2 引线键合实验平台及其运动控制研究

1．4 本文主要研究内容

2 引线键合线弧成形过程特征参数提取

2．1 概述

2．2 线弧成形过程

2．2．1 线弧成形工艺过程

2．2．2 引线键合过程实验图像获取

2．3 引线键合图像序列分析计算

2．3．1 图像预处理

2．3．2 劈刀运动轨迹计算

2．3．3 劈刀运动参数分析

2．3．4 引线轮廓提取

2．4 本章小结

3 引线键合线弧轮廓预测与分析

3．1 概述

3．2 线弧成形仿真模型

3．2．1 连杆-弹簧模型

3．2．2 弹性系数和弹簧弯矩推导

3．3 线弧成形仿真

3．3．1 仿真初始位置引线轮廓

3．3．2 打火杆熔球与焊盘温度对引线材料性能的影响

3．3．3 线弧轮廓预测与实验验证

3．4 引线轮廓影响因素分析

3．4．1 田口方法试验分析

3．4．2 线弧规划设计

3．5 本章小结

4 线弧成形过程键合头精密运动控制研究

4．1 概述

4．2 引线键合实验平台

4．2．1 引线键合实验平台结构

4．2．2 键合头运动平台数学模型

4．3 键合头运动平台控制系统及键合运动测试

4．3．1 键合头定位平台控制系统

4．3．2 键合头运动控制实验测试

4．3．3 引线键合运动测试

4．4 本章小结

5 线弧成形过程键合头运动规划

5．1 概述

5．2 键合头运动规划分析

5．2．1 常用加减速方法

5．2．2 加减速运动激振分析

5．2．3 S曲线加减速分析

5．3 键合头运动规划与实验测试

5．3．1 键合头运动规划

5．3．2 振动分析与实验测试

5．3．3 应用规划结果的引线键合运动测试

5．4 本章小结

6 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的主要研究成果

致谢