胶液流动特性对时间-压力点胶系统出胶量影响的研究

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)挤压到基板或芯片上，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、高稳定性的点胶已经成为封装过程中一大难题。 本论文从点胶技术的应用实践出发，以提高胶点质量为目标，在前人的研究成果上，通过理论分析、建立模型、数值仿真、实验分析等手段来研究时间-压力点胶技术中的流体特性对出胶量和胶点一致性的影响，在此基础上通过使用一种新型点胶针头来提高点涂胶线时的质量，研究针头的结构，使之对点胶质量的控制达到最佳。 论文首先介绍了点胶技术在包装和电子封装领域的应用。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概述。对当前的各种流体点胶技术进行了对比分析，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。并重点介绍了时间-压力型点胶技术的系统结构和点胶过程及其国内外研究进展。 其次分析了流体的粘性特征，并总结了点胶中胶体有关的流变特性经验模型。从物理过程出发，对针尖的胶体进行受力分析，建立了描述流体运动的非线性偏微分方程。通过数学上的谱方法化简方程，结果推导出了一个近似的流体运动模型。 然后从实践出发分析了时间压力型点胶技术生产过程中常见的问题，分析了产生这些问题的原因及其它各种影响最终点胶质量的因素。并对一些典型点胶问题提出了解决办法。 最后介绍了一种针头端部开槽的新型实用的点胶针头，阐述了开槽结构影响点胶质量的作用机理，并通过实验分析了这种新型针头对点胶质量的影响效果。在实验的基础上找出对胶线一致性提高效果最佳的开槽方案。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 课题背景

4.1.1 微电子封装概述

4.1.2 典型封装工艺中的胶液分配技术应用

1.2 胶液分配技术综述

4.1.3 几种胶液分配方式的原理和特点

4.1.4 几种胶液分配技术的应用领域

1.3 时间-压力型点胶技术概述

4.1.5 时间-压力型点胶系统结构与点胶过程

4.1.6 国内外研究现状

1.4 本文的研究目的和意义

1.5 论文主要内容

1.6 总结

第二章 时间-压力点胶系统中的流体运动建模

2.1 前言

2.2 流体分类及流体特性

4.1.7 牛顿流体流变特性

4.1.8 非牛顿流体流变特性

2.3 电子封装中胶体的应用及其流变特性

2.4 点胶系统流体运动建模

4.1.9 流体运动简化建模

4.1.10 谱方法简介

4.1.11 牛顿流体模型的近似解

4.1.12 非牛顿流体的近似解

4.1.13 点胶量的计算

2.5 模型的数值仿真

2.6 实验验证

2.7 小结

第三章点胶质量影响因素分析

3.1 前言

3.2 点胶时常见的问题

3.3 影响点胶质量的因素

4.1.14 时间和压力影响

4.1.15 剩余胶体高度的影响

4.1.16 针头性状对点胶的影响

4.1.17 粘度和温度的影响

4.1.18 分配高度与针内径的匹配

4.1.19 分配高度与布胶速度的匹配

4.1.20 负压源气压的大小和响应速度的影响

4.1.21 点涂延滞时间与Z轴回复高度的影响

4.1.22 气泡对点胶的影响

3.4 小结

第四章实用新型点胶针头对胶线形状一致性影响的实验研究

4.2 前言

4.3 点涂胶线时的过程分析

4.4 实验目的

4.5 实验条件和方法

4.5.1 实验条件

4.5.2 实验方法

4.6 实验的结果和分析

4.6.1 槽口深度对胶线一致性的影响

4.6.2 槽口宽度对胶线一致性的影响

4.6.3 槽口尺寸对胶线一致性影响效果的结论

4.6.4 不同压力条件下开槽针头对胶线一致性影响的效果

4.7 小结

第五章总结和展望

5.1 全文总结

5.2 未来的工作展望

致谢

参考文献

附录： 作者在攻读硕士学位期间发表的论文