倒装键合头热变形误差的公差建模方法研究-机械电子工程专业论文.docxVIP

摘 摘 要 万方数据 万方数据 摘 要 倒装芯片键合设备的键合精度是衡量设备性能的重要指标，也是影响芯片键合质 量的重要因素之一。倒装键合头是设备工作过程中与芯片直接接触的关键零部件，其 定位精度的保证尤为重要。目前温度影响倒装键合设备的研究重点在对图像采集的影 响，温度引起的热变形误差成为影响键合头定位精度重要因素。本文针对键合头热变 形误差的公差建模方法，所做研究工作如下： （1）阐述了倒装键合设备及公差建模研究现状。 综述了国内外对倒装键合技术及倒装键合设备键合精度的研究现状，并对三维公 差建模与小位移旋量法建模进行了总结，最后给出了热变形误差对设备影响的综述。 （2）分析了热变形误差对倒装键合设备定位精度影响。 在介绍倒装设备的结构以及关键零部件对设备键合精度影响的基础上，分析了温 度对设备定位精度的影响，阐述了由温度引起的热变形误差的热源及其对设备定位精 度的影响。 （3）建立了基于小位移旋量与热变形误差公差模型。 概述目前三维公差建模的方法及数学模型，选取数学模型中小位移旋量为基本数 学模型，在介绍小位移旋量概念的基础上，基于热变形与小位移旋量法建立了直线与 平面的公差模型。 （4）求解了公差模型的热变形误差参数。 对有限元分析软件和分析流程进行了 简介，应用有限元求解软件 ANSYS Workbench 中的热-结构耦合模块，分析了键合头各组成部分的热变形，得到了公差 模型中的热变形误差参数。 （5）验证了公差模型及温度场的分布。 实验法验证了有限元数值模拟分析的温度分布，以键合头组成部分的平面为实 例，分析了公差模型的可行性，最后综述了设备热变形误差的防止与补偿方法。 本文得到国家自然科学基金“基于新一代 GPS 标准的公差模型和测量认证方法” (项目号以及广西重点实验主任课题“基于新一代 GPS 的公差建模方法研 究”（No.200911LX104）资助。 关键词：倒装键合设备；键合头；公差建模；热变形误差；热-结构耦合 I Abstract Abstract Abstract The position accuracy of the flip-chip bonding equipment is one of the important factors to influence the performance of machine, and it is also one of the important factors that affect the bonding quality of chip directly. The flip-chip bonder is the key component of equipment to contact the chip with the equipment in the bonding process. At present, the research of effect of temperature on flip-chip bonding equipment is focused on influence of image acquisition. The thermal deformation error caused by the high temperature becomes an important factor to affect the position accuracy of bonder. The work been done in this paper aiming at tolerance modeling of flip-chip bonder based on thermal deformation error is as follows: Introduction of the research status of flip-chip bonding equipment and tolerance modeling. This paper introduces the overseas and domestic research status of bonding precision of flip-chip bonding technique and flip-chip bonding equipment. And modeling method of the three dimensional tolerance modeling and the small displacement torsor (SDT) are summarized. Finally, the effect of thermal de