【摘要】：隨著IC芯片單位面積凸點(diǎn)數(shù)目的急劇增加,對(duì)封裝工藝中芯片拾取、轉(zhuǎn)移過程定位精度、一致性等提出了更高要求;特別在高密度封裝中,芯片與基板精確平行對(duì)位所要求的芯片調(diào)平功能實(shí)現(xiàn)難度較高。本文以高密度倒裝鍵合設(shè)備貼片裝置的解耦并聯(lián)調(diào)平機(jī)構(gòu)為對(duì)象,研究其基于音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)下的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)建模和控制策略等方面,旨在提高解耦并聯(lián)調(diào)平機(jī)構(gòu)的控制精度。主要研究?jī)?nèi)容如下:1、分析了解耦并聯(lián)調(diào)平機(jī)構(gòu)面向?qū)嶋H高密度封裝工況對(duì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求,完成了控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和關(guān)鍵部件選型。2、提出了解耦并聯(lián)調(diào)平機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,并基于Adams軟件進(jìn)行了仿真分析。詳細(xì)解算了簡(jiǎn)化的解耦并聯(lián)調(diào)平機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型包括位置、速度和加速度的數(shù)學(xué)關(guān)系,Adams軟件仿真結(jié)果表明:所提解耦并聯(lián)調(diào)平機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型有效,可用于控制策略的分析和設(shè)計(jì)。3、提出了一種基于解耦并聯(lián)調(diào)平機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的復(fù)合控制器,用于改善解耦并聯(lián)調(diào)平機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制性能�；贏dams和Matlab的聯(lián)合仿真顯示:復(fù)合控制器與常規(guī)的PID控制器相比,不僅大幅降低了系統(tǒng)的超調(diào)量,縮短了系統(tǒng)的穩(wěn)定時(shí)間,并在一定程度上減少了系統(tǒng)的跟隨誤差。4、通過高密度倒裝鍵合設(shè)備對(duì)所設(shè)計(jì)的解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)和控制策略進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,進(jìn)一步驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)和復(fù)合控制器的有效性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:對(duì)于解耦并聯(lián)調(diào)平機(jī)構(gòu)的位置控制系統(tǒng)要求,所提出的復(fù)合控制器表現(xiàn)出了與仿真一致的優(yōu)越性能,提高了系統(tǒng)的控制效果。5、最終調(diào)平精度測(cè)量結(jié)果表明:所提出的復(fù)合控制器有效的提高了解耦并聯(lián)調(diào)平機(jī)構(gòu)的控制精度,滿足調(diào)平機(jī)構(gòu)?0.01?調(diào)平精度要求。本文研究理論與成果已經(jīng)成功應(yīng)用于高密度倒裝鍵合設(shè)備中,控制效果良好。所實(shí)現(xiàn)的解耦并聯(lián)調(diào)平機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)可以推廣到半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域中其他需要高精定位的工況,具有較好應(yīng)用前景。
[Abstract]:With the rapid increase of the number of bump points per unit area of IC chips, higher requirements for chip pick-up, transfer process positioning accuracy, consistency and so on are put forward in the packaging process. Especially in the high-density package, it is difficult to realize the chip leveling function required by the precise parallel alignment between the chip and the substrate. In this paper, the decoupling parallel leveling mechanism of high-density flip-chip bonding device is taken as the object, and the control system design, kinematics modeling and control strategy based on voice coil motor are studied, and so on. The aim of this paper is to improve the control precision of decoupling parallel leveling mechanism. The main research contents are as follows: 1. The design requirements of the control system for the actual high-density packaging condition of the decoupling parallel leveling mechanism are analyzed, and the design of the control system and the selection of the key components are completed. The kinematics model of decoupling parallel leveling mechanism is proposed, and the simulation analysis is carried out based on Adams software. The simplified kinematics model of decoupled parallel leveling mechanism is solved in detail, including the mathematical relationship among position, velocity and acceleration. The simulation results of Adams software show that the proposed kinematic model of decoupled parallel leveling mechanism is effective. It can be used in the analysis and design of control strategy. 3. A compound controller based on the kinematics model of decoupled parallel leveling mechanism is proposed to improve the motion control performance of decoupled parallel leveling mechanism. The combined simulation based on Adams and Matlab shows that compared with the conventional PID controller, the compound controller not only greatly reduces the overshoot of the system, shortens the stability time of the system, but also reduces the following error of the system to a certain extent. The control system and control strategy of the decoupled parallel mechanism are experimentally studied by using high density flip-chip bonding equipment, and the effectiveness of the designed control system and compound controller is further verified. The experimental results show that for the position control system requirements of decoupled parallel leveling mechanism, the proposed compound controller shows superior performance consistent with the simulation and improves the control effect of the system. The final leveling accuracy measurement results show that the proposed compound controller can effectively improve the control accuracy of the decoupling parallel leveling mechanism, and meet the requirements of the leveling mechanism-0.01? Leveling accuracy requirements. The theory and achievements of this paper have been successfully applied in high-density flip-chip bonding equipment, and the control effect is good. The control system of decoupled parallel leveling mechanism can be extended to other conditions which require high precision positioning in semiconductor packaging field, and has a good application prospect.
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN405

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本文編號(hào)：2452002