面向芯片封裝的微量膠液轉移過程建模及控制研究.pdf

1、微量膠液轉移技術是芯片封裝過程中的關鍵技術之一,對芯片封裝質量起著決定性作用,該過程要求轉移的膠液量具有很高的一致性。然而,由于膠液轉移過程受膠液非牛頓流變特性及非線性動態(tài)過程的影響,要達到微量、高精度、高一致性的膠液轉移性能極為困難。本文從分析影響膠液轉移量的因素入手,對膠液轉移過程進行動態(tài)建模,實現對膠液擠出量的精確預測,并深入研究了多參數對膠液與基板接觸及拉斷動態(tài)過程的影響規(guī)律,在此基礎上,制定開關自適應控制策略,以提高膠液轉移量

2、的一致性。論文主要工作及研究成果如下:
　　1)微量膠液轉移原理與過程分析。針對微量膠液轉移過程中存在的問題,分析了產生這些問題的原因及影響膠液轉移量的主要因素,并對這些因素的可控性及可觀測性作了歸納,為膠液轉移過程動態(tài)建模與控制研究提供依據。
　　2)建立了窄脈沖氣壓作用下注射器內部非穩(wěn)態(tài)壓力響應模型。由于窄脈沖(數十毫秒脈寬)氣源壓力作用下注射器內壓力并未達到穩(wěn)態(tài),且不能直接測量,現有研究中均將注射器入口壓力視為其內部壓

3、力。本文分別建立了注射器內充、放氣過程壓力響應模型,并將注射器入口壓力、本文所建模型解析壓力與數值模擬壓力比較。結果表明,本文模型預測注射器內部壓力的平均誤差(9.6％)遠小于以注射器入口壓力代替內部壓力時的平均誤差(24.1%)。
　　3)研究了多參數影響下膠液與基板接觸及拉斷過程動力學特性。膠液被擠出至針頭后需與基板接觸、拉斷實現轉移,拉斷時針頭膠液殘留導致實際轉移量并不等于擠出量。本文首先研究了針頭結構參數對膠液擠出量的影響

4、規(guī)律,并建立了膠液拉斷過程氣-液兩相流動態(tài)流變模型,在此基礎上,結合VOF模型、Brackbill表面張力模型及動網格技術對膠液拉斷動態(tài)過程進行數值模擬,獲得了針頭與基板接觸距離、針頭回復速度、膠液與基板接觸角等多參數對膠液轉移量的影響規(guī)律。結果表明,以上參數會明顯影響膠液的轉移量及拉斷后的形狀。
　　4)制定了基于膠點體積預測模型的時間-壓力開關自適應控制策略。通過對微量膠液轉移系統(tǒng)的氣動部分和膠液微擠出部分分別進行建模,得到膠