胶液流动特性对时间—压力点胶系统出胶量影响的研究

论文摘要

时间-压力型流体点胶技术在半导体封装过程中有着广泛的应用。它利用压缩空气将一定量的粘接剂（流体）挤压到基板或芯片上,以实现芯片和基板之间的粘接。由于点胶过程涉及到气体、液体等多种介质,且所用的粘接剂（多为环氧树脂）为非牛顿流体,其复杂多变的性能使得点胶的性能和质量难以保证。传统上点胶过程一直是开环控制,严重依赖操作人员的经验并且性能可靠性不高。目前对点胶过程缺乏研究,一直没有得到一个理想的过程模型,实现高精度、高稳定性的点胶已经成为封装过程中一大难题。本论文从点胶技术的应用实践出发,以提高胶点质量为目标,在前人的研究成果上,通过理论分析、建立模型、数值仿真、实验分析等手段来研究时间-压力点胶技术中的流体特性对出胶量和胶点一致性的影响,在此基础上通过使用一种新型点胶针头来提高点涂胶线时的质量,研究针头的结构,使之对点胶质量的控制达到最佳。论文首先介绍了点胶技术在包装和电子封装领域的应用。对包括点胶技术在内的半导体封装过程的研究发展情况进行了概述。对当前的各种流体点胶技术进行了对比分析,指出了各自技术上的优缺点和影响点胶质量的各种相关因素。并重点介绍了时间-压力型点胶技术的系统结构和点胶过程及其国内外研究进展。其次分析了流体的粘性特征,并总结了点胶中胶体有关的流变特性经验模型。从物理过程出发,对针尖的胶体进行受力分析,建立了描述流体运动的非线性偏微分方程。通过数学上的谱方法化简方程,结果推导出了一个近似的流体运动模型。然后从实践出发分析了时间压力型点胶技术生产过程中常见的问题,分析了产生这些问题的原因及其它各种影响最终点胶质量的因素。并对一些典型点胶问题提出了解决办法。最后介绍了一种针头端部开槽的新型实用的点胶针头,阐述了开槽结构影响点胶质量的作用机理,并通过实验分析了这种新型针头对点胶质量的影响效果。在实验的基础上找出对胶线一致性提高效果最佳的开槽方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 微电子封装概述
• 1.1.2 典型封装工艺中的胶液分配技术应用
• 1.2 胶液分配技术综述
• 1.2.1 几种胶液分配方式的原理和特点
• 1.2.2 几种胶液分配技术的应用领域
• 1.3 时间-压力型点胶技术概述
• 1.3.1 时间-压力型点胶系统结构与点胶过程
• 1.3.2 国内外研究现状
• 1.4 本文的研究目的和意义
• 1.5 论文主要内容
• 1.6 总结
• 第二章 时间-压力点胶系统中的流体运动建模
• 2.1 前言
• 2.2 流体分类及流体特性
• 2.2.1 牛顿流体流变特性
• 2.2.2 非牛顿流体流变特性
• 2.3 电子封装中胶体的应用及其流变特性
• 2.4 点胶系统流体运动建模
• 2.4.1 流体运动简化建模
• 2.4.2 谱方法简介
• 2.4.3 牛顿流体模型的近似解
• 2.4.4 非牛顿流体的近似解
• 2.4.5 点胶量的计算
• 2.5 模型的数值仿真
• 2.6 实验验证
• 2.7 小结
• 第三章 点胶质量影响因素分析
• 3.1 前言
• 3.2 点胶时常见的问题
• 3.3 影响点胶质量的因素
• 3.3.1 时间和压力影响
• 3.3.2 剩余胶体高度的影响
• 3.3.3 针头性状对点胶的影响
• 3.3.4 粘度和温度的影响
• 3.3.5 分配高度与针内径的匹配
• 3.3.6 分配高度与布胶速度的匹配
• 3.3.7 负压源气压的大小和响应速度的影响
• 3.3.8 点涂延滞时间与Z 轴回复高度的影响
• 3.3.9 气泡对点胶的影响
• 3.4 小结
• 第四章 实用新型点胶针头对胶线形状一致性影响的实验研究
• 4.1 前言
• 4.2 点涂胶线时的过程分析
• 4.3 实验目的
• 4.4 实验条件和方法
• 4.4.1 实验条件
• 4.4.2 实验方法
• 4.5 实验的结果和分析
• 4.5.1 槽口深度对胶线一致性的影响
• 4.5.2 槽口宽度对胶线一致性的影响
• 4.5.3 槽口尺寸对胶线一致性影响效果的结论
• 4.5.4 不同压力条件下开槽针头对胶线一致性影响的效果
• 4.6 小结
• 第五章 总结和展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 未来的工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文