【摘 要】
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点胶工艺是半导体产业生产中一道非常重要的工序。它涉及空气动力学、粘性流体力学等多门学科领域,同时点胶过程多种因素的同时影响而使点胶质量难以得到保证。本文在前人的研究成果之上,针对时间/压力型点胶的实际应用情况,通过建模、仿真、实验等手段,分析了点胶一致性的影响因素,提出了一些保证点胶一致性的方法。1)建立点胶胶体有限元模型。基于点胶技术使用的胶体特点阐述了非牛顿流体分类和特性;对点胶流体作出了一些
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点胶工艺是半导体产业生产中一道非常重要的工序。它涉及空气动力学、粘性流体力学等多门学科领域,同时点胶过程多种因素的同时影响而使点胶质量难以得到保证。本文在前人的研究成果之上,针对时间/压力型点胶的实际应用情况,通过建模、仿真、实验等手段,分析了点胶一致性的影响因素,提出了一些保证点胶一致性的方法。1)建立点胶胶体有限元模型。基于点胶技术使用的胶体特点阐述了非牛顿流体分类和特性;对点胶流体作出了一些假设条件,并根据这些假设条件进行了运动简化建模;最后,基于N-S方程,建立了针尖内流量、针尖断面平均流速及包含重力因素影响的单回点胶量的有限元模型。2)建立三维仿真模型并分析。使用SolidWorks软件建立点胶针管与针头的几何模型。使用ICEM CFD软件将几何模型进行网格划分。应用计算流体力学的分析方法,通过FLUENT软件对模型进行有限元仿真。最后在ANSYS CFD-Post环境下对仿真结果进行了展示,得到各设定仿真条件下的点胶流体速度分布图、流线分布图。从仿真结果可知,点胶压力与点较量呈线性关系,每5kPa的点胶压力变动,会引起0.003mg/s的出胶率变动,10～16%的出胶率变动比率的变化;胶体在重力作用下会缓慢流动,在点胶间隔时间长时需要考虑胶体的渗漏;随着胶体粘度的增大,出胶率会相应减小,胶体粘度与出胶率为幂函数关系。3)—致性影响因素的实验研究。针对不同的点胶压力、点胶高度、环境温度及点胶间隔时间,每一个实验条件连续点胶30回,去除前5回和后5回的胶点,对中间20个胶点进行测量,记录在Excel中进行对比分析,并使用Excel将这些数据形成图表,使对比更加清晰明了。由实验结果可知,点胶压力与胶点直径之间为显著正相关,点胶高度与胶点直径之间呈显著负相关,随着环境温度的上升,胶体粘度会变小,胶点直径会变大;点胶间隔时间增长后,胶体由于重力作用,胶点直径会变大,点胶间隔时间继续增长,胶体为非牛顿流体,胶体粘度变大,胶点直径变小,直至堵塞针头。仿真结果与实验结果基本一致,点胶压力与胶点直径为显著正相关,胶体在重力作用下会缓慢流动,胶体粘度增大则胶点直径变小。因此,为获得一致性较好的胶点,需要稳定的点胶压力,合适的点胶高度,恒定的环境温度以及点胶间隔时间不宜过长。
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