微电子组装工艺参数优化研究

摘要

工业4.0和智能制造带动了制造业的转型和升级，工业4.0的特征是多品种小批量的定制生产，根据定制产品，能快速、智能化调整和设置制造工艺和设备的参数。微组装工艺技术包含着大量的输入参数，这些参数与输出之间具有复杂的非线性关系，在实际生产过程中，往往需要大量的实验进行多次调整修正才能最终确定满足要求的工艺参数，不能智能制造。因此，通过对实际微电子组装工艺参数的分析和研究，建立微电子组装工艺专家系统，是实现微电子组装智能制造的基础。
　　微组装技术实质上是一种高密度封装联合微焊接技术为基础的综合性工艺技术，其主要的工艺流程包括锡膏印刷、贴装、回流焊、检测和返修。本文分析和归纳出不同封装类型的组装工艺流程及其相关的工艺参数的工程经验值，主要研究微组装锡膏印刷和回流焊工艺参数的优化方法，并设计了微电子组装工艺参数专家系统。
　　首先，给出一种析因实验设计和响应曲面中心复合设计法结合的锡膏印刷工艺参数的优化方法。通过对焊膏印刷工艺参数的研究，确定影响印刷质量的关键参数。在PCB良好且焊盘设计合理的情况下，采用5因数2水平的部分析因实验，以印刷压力、印刷速度、刮刀角度、脱模速度和脱模间距为实验因子，并以平均每块实验板的焊膏填充率作为响应结果。利用Minitab软件对实验因子进行分析，确立了影响印刷质量的主要因素。根据析因实验的结果，采用响应曲面法对印刷工艺参数进行优化，进一步确定最佳的印刷工艺参数。
　　其次，给出一种用神经网络技术建立回流温度曲线输入输出映射模型，并用改进的遗传算法进行回流温度曲线优化的方法。先分析回流焊接工艺的过程中，确定影响回流曲线设置的主要工艺参数。再采用传统遗传算法优化的BP神经网络和改进的遗传算法优化的BP神经网络对回流曲线模型进行预测，并用Matlab软件对两种算法进行仿真分析，验证了改进的遗传算法在回流曲线优化问题上的优越性，进一步采用改进遗传算法对回流温度曲线参数设置进行优化，得出理论上最优的工艺参数组合。最后通过实际的回流焊接验证优化算法得出的最佳工艺参数的正确性。
　　最后，采用VC6.0编程技术和SQL Server2000数据库技术开发出微电子组装工艺参数专家系统。该系统利用规则库，对不同封装类型的组装工艺参数进行选择和设置，使用户可以在开发的软件平台上进行微组装工艺优化设置。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 课题来源

1．1．2 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 微电子组装技术的概况

1．3．1 微电子组装技术的发展

1．3．2 微组装工艺流程及相关设备

1．3．3 微电子组装工艺的关键技术

1．3．4 微电子组装工艺专家系统

1．4 本文主要的研究内容

第2章 微电子组装类型和工艺参数分析

2．1 BGA组装技术及相关工艺参数

2．1．1 BGA组装印刷锡膏工艺

2．1．2 BGA器件的贴片

2．1．3 BGA组装回流焊工艺

2．2 FC组装技术及相关工艺参数

2．3 PoP组装技术及相关工艺参数

2．4 其它类型的组装技术

2．4．1 CSP组装技术

2．4．2 MCM组装技术

2．5 本章小结

第3章 微电子组装印刷工艺参数的优化

3．1 锡膏印刷过程及相关参数

3．1．1 锡膏印刷过程分析

3．1．2 锡膏印刷相关工艺参数

3．1．3 典型微组装的印刷工艺参数

3．2 印刷过程参数优化方法

3．2．1 锡膏印刷工艺研究方法介绍

3．2．2 析因实验设计

3．2．3 响应曲面设计

3．3 实验方案

3．3．1 实验材料及设备

3．3．2 部分因子实验分析及结果

3．3．3 响应曲面实验分析及结果

3．4 本章小结

第4章 微电子组装回流焊工艺参数的优化

4．1 回流工艺过程及参数分析

4．1．1 回流焊工艺机理分析

4．1．2 回流焊相关工艺参数

4．1．3 典型微组装的回流工艺参数

4．2 回流焊接参数优化方法

4．2．1 回流焊接工艺研究方法介绍

4．2．2 基于传统GA-BP回流曲线优化

4．2．3 基于改进GA-BP回流曲线优化

4．3 仿真结果与分析

4．4 参数优化结果及验证

4．5 本章小结

第5章 微电子组装工艺参数专家系统

5．1 专家系统结构及相关实现工具

5．1．1 专家系统概述及结构

5．1．2 VC++的特点

5．1．3 SQL Server 2000

5．2 系统软件的总体设计

5．2．1 用户登录模块设计

5．2．2 系统主界面设计

5．3 微组装工艺参数专家系统的实现

5．3．1 工艺参数规则库模块的实现

5．3．2 专家系统推理机模块的实现

5．3．3 专家系统数据库的设计

5．3．4 专家系统丝印机仿真设计

5．4 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研项目