面向芯片封装的时间压力点胶控制系统设计

摘要

流体点胶作为芯片封装的重要流程之一，对芯片的封装效果有着很大的影响，而时间-压力点胶是现阶段应用最为广泛的技术，提高其胶滴尺寸和形状的稳定性能够更好的改善现在的工业应用。然而，由于时间-压力点胶过程受充气时间、气压和胶体特性等众多因素的影响，使得点胶过程难以控制。本文以控制胶滴尺寸为目的，对点胶过程的控制方案、建模和控制方法进行了研究。
　　设计了面向芯片封装设备的点胶控制系统。通过分析点胶工况以及系统需求，比较了现代工业中常用的控制系统的架构方式，采用工控机加运动控制卡的架构形式，同时设计了基于PMAC(Programmable Multi-Axes Controller)运动控制卡的点胶控制方案，设计了针对RFID(Radio Frequency Identification)标签封装设备HEI-D3中点胶过程的动作流程，并绘制了详细的流程图。
　　建立了时间-压力点胶过程模型。通过分析点胶过程的影响因素，详细说明了充气时间、脉动气压和针筒内液面等因素对点胶过程的影响，确定了主要的影响因素，然后在分析胶体特性的基础上，总结了点胶动态过程的流量模型，此外，对点胶气动系统进行了分析，将点胶过程中的非稳态充放气假设为绝热过程，推导了相应的气动系统模型，并使用Fluent软件对充气过程进行了数值仿真，仿真结果与模型较吻合，表明该气动系统模型能够较好的描述针筒内平均气压的变化情况。
　　设计了基于视觉测量反馈的控制方法。应用二维视觉在线测量方法来完成胶滴的在线测量，提出使用边缘检测和圆拟合的方式来进行胶滴图像处理，实验证明该方法能够准确高效地提取胶滴边缘。以获取的胶滴面积信息作为系统的反馈，来对胶滴尺寸进行补偿，通过实验和仿真结果可以看出所提出算法对于过程能够进行较好的控制，满足实际需求。
　　本文研究探索了芯片封装设备中点胶过程的分析与控制，文中的研究内容和思路能够对以后研究时间-压力点胶有一定的价值，特别是针对芯片封装设备中点胶控制系统的开发，有值得借鉴的地方。

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英文摘要

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1 绪论

1.1课题来源

1.2课题背景

1.3国内外研究概况

1.4论文主要内容

2 点胶控制系统

2.1点胶过程工况和需求分析

2.2控制系统架构设计

2.3系统关键部件选型

2.4控制系统方案设计

2.5点胶动作流程

2.6小结

3 时间-压力点胶过程建模

3.1点胶过程影响因素分析

3.2胶体特性

3.3点胶流量模型

3.4胶滴形状模型

3.5非稳态充放气过程建模

3.6充气过程数值仿真与分析

3.7小结

4 点胶过程控制的设计与实现

4.1胶滴面积的在线测量

4.2点胶过程的控制方法和仿真

4.3点胶过程控制实现

4.4小结

5 总结和展望

5.1全文总结

5.2工作展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表的论文

附录2 攻读硕士学位期间发表的专利