發(fā)布時間：2020-09-10 12:11

　　 隨著倒裝封裝器件向微小化、高密度化、標準化和模組化的方向發(fā)展,這對晶圓級倒裝裝備運動平臺的動態(tài)響應、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動平臺具有典型的模型不確定性和擾動不確定性,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被控系統(tǒng)存在的不確定性和擾動來進行定量設計,可以解決系統(tǒng)的動態(tài)響應和穩(wěn)定性問題。采用前饋控制可以提高系統(tǒng)的響應速度,并運用模糊控制算法對前饋控制器的速度前饋和加速度前饋的參數(shù)進行模糊細調,從而尋找最優(yōu)的前饋控制參數(shù),優(yōu)化運動平臺的定位精度。設計出一套應用在晶圓級倒裝裝備運動平臺上的控制算法,來提高半導體芯片的焊接質量。主要研究內(nèi)容包括:1.通過調研晶圓級倒裝裝備及控制策略的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,分析晶圓級倒裝裝備的工作流程,然后針對直線運動平臺定位精度對設備的穩(wěn)定性和封裝器件的一致性問題影響因素,深入研究晶圓級倒裝裝備中高速精密運動平臺的控制策略,先采用PID控制器對被控對象進行調試,分析運動平臺的運動性能,并提出解決其定位精度的方法;2.通過對電機、運動平臺和被控系統(tǒng)進行機理建模,得到被控系統(tǒng)的理論模型。再通過實驗建模的方式對被控系統(tǒng)進行正弦掃頻,將正弦掃頻過程中的輸入輸出數(shù)據(jù)進行傅里葉變換得到被控系統(tǒng)的幅頻曲線和相頻曲線,再通過系統(tǒng)辨識得到被控系統(tǒng)的標稱數(shù)學模型。3.根據(jù)被控系統(tǒng)的數(shù)學模型進行魯棒控制器設計,先確定模型存在的不確定性,然后確定加權函數(shù)的選擇方法,最后運用H∞控制混合靈敏度方法設計得出魯棒控制器,并在MATLAB的Simulink模塊進行仿真分析,驗證魯棒控制器的動態(tài)響應品質和抗干擾的穩(wěn)定性。4.為確保直線電機運動平臺實現(xiàn)高精度定位,并提高運動平臺的動態(tài)響應速度,在控制系統(tǒng)里引入前饋控制器,并且采用模糊控制來細調前饋控制器的參數(shù),從而保證直線電機運動平臺在運動過程中始終保持良好的運動性能,提高運動平臺的定位精度。
【學位單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TN405
【部分圖文】：

廣東工業(yè)大學碩士學位論文第二章 晶圓級倒裝裝備工作流程及控制系統(tǒng)晶圓級倒裝裝備是一款應用于 IC 半導體材料封裝且無需引線鍵合的先進封備，本章首先對晶圓級倒裝裝備的各個功能模塊的組成和作用以及工作流程進詳細的描述，并且簡單介紹了晶圓級倒裝裝備的運控系統(tǒng)的硬件組成和運動控統(tǒng)的結構組成。.1 晶圓級倒裝裝備工作流程介紹本文實驗調試所用的晶圓級倒裝裝備為實驗室自主開發(fā)的晶圓級倒裝裝備，如圖 2-1 所示。

工控機 運控卡 驅動器 直線電機光柵尺模擬量電流數(shù)字量通訊 負載圖 2-3 運動控制系統(tǒng)結構圖Fig. 2-3 The block diagram of control systems.2.2 運動控制卡運動控制卡是安裝在工控機上的 PCI 或 PCIe 卡槽上的一種上位機控制單位機控制單元的主要核心是由高速 DSP 以及 FPGA 芯片組成，并且通過發(fā)送量或脈沖量指令來實現(xiàn)同時對多個軸進行協(xié)調控制。晶圓級倒裝裝備控制系位機采用的是由固高科技（深圳）最新研發(fā)的 GHN 系列運動控制卡，如圖 示。

或者定位精度要求不高的場合，PID 控制算法便成為工程應用的。PID 控制器的核心在于采用負反饋控制器，將系統(tǒng)測量出實際的位置信號劃的位置信號進行求差，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 是調節(jié)控制系統(tǒng)的動態(tài)響應，直接動態(tài)過程中的跟蹤誤差，但 Kp 越大，容易產(chǎn)生振蕩；積分環(huán)節(jié) I 是用來消統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，但 KI越大，會減慢響應速度，增大系統(tǒng)超調量；微分環(huán)節(jié)產(chǎn)生超前控制作用，改善控制系統(tǒng)的動態(tài)性能；對輸入信號的噪聲很敏感，大，容易引起高頻振動。本論文選用的被控對象為晶圓級倒裝裝備中基板工作臺的 X 方向直線電WHX），如圖 2-5 所示。其設計的最大加減速度為 1g，最大速度為 1m/s，光的定位精度為 0.1μm，其運動時動態(tài)性能要求是最大動態(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】

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本文編號：2815802