高密度封装工艺中芯片拾放机械手设计

摘要

如今IC封装行业飞速发展，高密度芯片的应用数量越来越大，因此对于高密度芯片封装工艺的研究变得必要。本文针对高密度倒装键合工艺中的芯片拾放机械手进行研究，着重讲述芯片拾放机械手的方案设计、运动学建模与分析、误差建模与分析以及参数标定与实验等内容。
　　首先，明确工艺需求，对机械手进行方案设计。基于ACA（各向异性导电胶）的倒装键合工艺包括点胶、对位纠姿、热压贴装等过程，芯片拾放机械手主要承担对位纠姿过程的调平功能。对调平机构进行分析与型综合，确定调平机构为两自由度转动解耦并联机构，经过精度计算、强度分析，建立包含键合头等部件的机械手设计模型。
　　然后，运用几何法对机械手进行运动学建模。建立调平机构运动学模型，据此创建芯片倾角调整装置数学模型，完成芯片倾角所需调整量和调平机构输入之间的直接对应，方便调平控制。接着，基于摄动法对调平机构中连杆机构进行误差建模。根据误差模型分析输出角度对于输入杆长误差的灵敏度，揭示加工装配误差给调平精度带来的影响。
　　最后，对机械手运动学参数进行标定。结合机械手运动学模型和误差模型，实验测定拾放机械手的调平精度，据此建立标定模型对参数进行辨识，用辨识参数替代设计参数进行调平计算，实验证明在一定程度上提高了芯片拾放机械手的调平精度，并使其满足设计精度指标0.01°。

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1 绪论

1.1 课题来源

1.2 课题背景、目的及意义

1.3 国内外研究现状

1.4 本文研究的主要内容

2 芯片拾放机械手整体方案设计

2.1 高密度倒装键合平台简介

2.2 芯片拾放机械手设计工况分析

2.3 芯片拾放机械手方案设计

2.4 本章小结

3 芯片拾放机械手调平过程运动分析

3.1 调平机构运动学建模

3.2 调平过程角度测量原理

3.3 调平过程数学模型建立及验证分析

3.4 调平过程数学模型拓展

3.5 本章小结

4 芯片拾放机械手调平机构误差建模分析

4.1 摄动法误差建模方法简介

4.2 绕Y轴调平机构误差建模

4.3 绕X轴调平机构误差建模

4.4 本章小结

5 芯片拾放机械手设计实现及参数标定

5.1 芯片拾放机械手功能实现过程介绍

5.2 芯片拾放机械手设计实现

5.3 芯片拾放机械手调平机构运动学参数标定

5.4 芯片拾放机械手参数标定实验与分析

5.5 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录1 攻读学位期间取得学术成果目录

1. 发表论文目录

2. 申请专利目录