隨著倒裝封裝器件向微小化、高密度化、標(biāo)準(zhǔn)化和模組化的方向發(fā)展,這對(duì)晶圓級(jí)倒裝裝備運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)、穩(wěn)定性和定位精度提出了更高的要求。高速高精度的精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)具有典型的模型不確定性和擾動(dòng)不確定性,傳統(tǒng)的PID控制方法比較難獲得滿意的性能,而魯棒控制算法就是針對(duì)被控系統(tǒng)存在的不確定性和擾動(dòng)來(lái)進(jìn)行定量設(shè)計(jì),可以解決系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性問(wèn)題。采用前饋控制可以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度,并運(yùn)用模糊控制算法對(duì)前饋控制器的速度前饋和加速度前饋的參數(shù)進(jìn)行模糊細(xì)調(diào),從而尋找最優(yōu)的前饋控制參數(shù),優(yōu)化運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的定位精度。設(shè)計(jì)出一套應(yīng)用在晶圓級(jí)倒裝裝備運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上的控制算法,來(lái)提高半導(dǎo)體芯片的焊接質(zhì)量。主要研究?jī)?nèi)容包括:1.通過(guò)調(diào)研晶圓級(jí)倒裝裝備及控制策略的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,分析晶圓級(jí)倒裝裝備的工作流程,然后針對(duì)直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)定位精度對(duì)設(shè)備的穩(wěn)定性和封裝器件的一致性問(wèn)題影響因素,深入研究晶圓級(jí)倒裝裝備中高速精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的控制策略,先采用PID控制器對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行調(diào)試,分析運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)性能,并提出解決其定位精度的方法;2.通過(guò)對(duì)電機(jī)、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和被控系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)理建模,得到被控系統(tǒng)的理論模型。再通過(guò)實(shí)驗(yàn)建模的方式對(duì)被控系統(tǒng)進(jìn)行正弦掃頻,將正弦掃頻過(guò)程中的輸入輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換得到被控系統(tǒng)的幅頻曲線和相頻曲線,再通過(guò)系統(tǒng)辨識(shí)得到被控系統(tǒng)的標(biāo)稱(chēng)數(shù)學(xué)模型。3.根據(jù)被控系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行魯棒控制器設(shè)計(jì),先確定模型存在的不確定性,然后確定加權(quán)函數(shù)的選擇方法,最后運(yùn)用H∞控制混合靈敏度方法設(shè)計(jì)得出魯棒控制器,并在MATLAB的Simulink模塊進(jìn)行仿真分析,驗(yàn)證魯棒控制器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)品質(zhì)和抗干擾的穩(wěn)定性。4.為確保直線電機(jī)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)高精度定位,并提高運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度,在控制系統(tǒng)里引入前饋控制器,并且采用模糊控制來(lái)細(xì)調(diào)前饋控制器的參數(shù),從而保證直線電機(jī)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終保持良好的運(yùn)動(dòng)性能,提高運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的定位精度。
【學(xué)位單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TN405
【部分圖文】：

廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章 晶圓級(jí)倒裝裝備工作流程及控制系統(tǒng)晶圓級(jí)倒裝裝備是一款應(yīng)用于 IC 半導(dǎo)體材料封裝且無(wú)需引線鍵合的先進(jìn)封備，本章首先對(duì)晶圓級(jí)倒裝裝備的各個(gè)功能模塊的組成和作用以及工作流程進(jìn)詳細(xì)的描述，并且簡(jiǎn)單介紹了晶圓級(jí)倒裝裝備的運(yùn)控系統(tǒng)的硬件組成和運(yùn)動(dòng)控統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成。.1 晶圓級(jí)倒裝裝備工作流程介紹本文實(shí)驗(yàn)調(diào)試所用的晶圓級(jí)倒裝裝備為實(shí)驗(yàn)室自主開(kāi)發(fā)的晶圓級(jí)倒裝裝備，如圖 2-1 所示。

工控機(jī) 運(yùn)控卡 驅(qū)動(dòng)器 直線電機(jī)光柵尺模擬量電流數(shù)字量通訊 負(fù)載圖 2-3 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig. 2-3 The block diagram of control systems.2.2 運(yùn)動(dòng)控制卡運(yùn)動(dòng)控制卡是安裝在工控機(jī)上的 PCI 或 PCIe 卡槽上的一種上位機(jī)控制單位機(jī)控制單元的主要核心是由高速 DSP 以及 FPGA 芯片組成，并且通過(guò)發(fā)送量或脈沖量指令來(lái)實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)多個(gè)軸進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。晶圓級(jí)倒裝裝備控制系位機(jī)采用的是由固高科技（深圳）最新研發(fā)的 GHN 系列運(yùn)動(dòng)控制卡，如圖 示。

或者定位精度要求不高的場(chǎng)合，PID 控制算法便成為工程應(yīng)用的。PID 控制器的核心在于采用負(fù)反饋控制器，將系統(tǒng)測(cè)量出實(shí)際的位置信號(hào)劃的位置信號(hào)進(jìn)行求差，將得到的位置誤差輸入到 PID 控制器，位置誤差就漸被消除。在 PID 控制器中，比例環(huán)節(jié) P 是調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，直接動(dòng)態(tài)過(guò)程中的跟蹤誤差，但 Kp 越大，容易產(chǎn)生振蕩；積分環(huán)節(jié) I 是用來(lái)消統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，但 KI越大，會(huì)減慢響應(yīng)速度，增大系統(tǒng)超調(diào)量；微分環(huán)節(jié)產(chǎn)生超前控制作用，改善控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能；對(duì)輸入信號(hào)的噪聲很敏感，大，容易引起高頻振動(dòng)。本論文選用的被控對(duì)象為晶圓級(jí)倒裝裝備中基板工作臺(tái)的 X 方向直線電WHX），如圖 2-5 所示。其設(shè)計(jì)的最大加減速度為 1g，最大速度為 1m/s，光的定位精度為 0.1μm，其運(yùn)動(dòng)時(shí)動(dòng)態(tài)性能要求是最大動(dòng)態(tài)誤差小于 50μm，穩(wěn)態(tài)要求是 10ms 內(nèi)整定到 3μm 誤差帶內(nèi)。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2815802