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《华中科技大学》 2007年
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芯片封装中时间—压力点胶过程建模、控制与应用研究

陈从平  
【摘要】: 在芯片封装中,时间-压力点胶为一多参数耦合系统,点胶量的一致性受点胶时间、压力、温度、气体可压缩性以及胶体的非牛顿流体特性等因素的影响,点胶过程建模和控制极为困难,点胶性能难以提高。本文从分析影响时间-压力点胶一致性的因素入手,对点胶量的模型预测、在线测量和点胶过程控制展开了研究。论文的主要工作和取得的成果如下: (一)、建立了点胶流量预测模型。通过对点胶过程中胶体动态特性的分析,分别建立了基于典型非牛顿幂指数流体和广义幂指数流体的带参数的点胶流量预测模型,并针对稳态点胶和非稳态点胶两种情况,利用专用流体仿真软件FLUENT对点胶过程进行仿真,分析了针头入口和出口处压力动态特性对模型精度的影响,并给出了模型参数标定的方法以及最佳标定条件。仿真和实验表明,本文所建立的点胶流量模型有较高的预测精度,最大预测误差不超过3%,平均误差为1.5%左右。 (二)、研究了利用三维机器视觉在线测量点胶量的方法。基于从单幅灰度图像恢复物体表面高度的思想,通过建立胶点的光照模型,利用经典的线性迭代算法来求解胶点表面方向,进而对表面方向进行积分获得胶点表面高度。此外,利用中值滤波和数学形态学的方法对胶点图像进行滤波和边缘提取,得到胶点在工件表面的覆盖区域,最后在该区域内对胶点表面高度积分,得到胶点近似体积。并将三维测量结果与现有的二维测量结果进行比较,结果表明三维测量比二维测量具有更高的精度,使测量误差从二维测量的3.76%降低到1.09%,为点胶在线测量提供了一条有效的途径。 (三)、采用比例-积分控制与统计过程控制相结合的方法对时间-压力点胶过程控制进行仿真研究。以实际点胶量和模型预测点胶量的差值为输出误差,以点胶时间为补偿量,通过本文设计的控制器来补偿因针管内胶体余量变化对点胶一致性的影响。仿真结果表明,利用本文的控制策略,使点胶一致性误差从开环43.6%降低到2.64%。 (四)、实现时间-压力点胶在线过程控制。将本文所建立的点胶流量预测模型、三维视觉测量方法以及集成控制方案在具体的时间-压力点胶系统上进行了应用,使得点胶一致性误差由开环时的31.11%减小到4.44%,方差由10.37%减小到0.56%。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TN405

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【引证文献】
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【参考文献】
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