買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 摘 要 本課題結合縱向科研項目“集成電路塑封自動上料機研制”研究需要，首先進行了課題總體技術方案設計，然后進行了集成電路芯片塑料封裝自動上料系統的機架部件結構設計及性能試驗方案的擬定。自動上料系統的研制實現了集成電路塑封的自動化，該系統適用于 系列集成電路芯片的塑封生產，可顯著提高生產效率及產品質量。自動上料系統主要由料片傳送部件、料片自動排片部件、工控機系統、傳感檢測系統及上料機機架部件等組成。 上料機機架部件采用鈑金結構制造，結構簡單 且 使用方便。 上料機機架部件作為上料 機一個重要的基礎結構 部件，起到支撐工作臺、 安裝和保護電子設備內部各種電路單元、電氣元器件等重要元件的作用。 關鍵詞 ： 集成電路，塑封，上料，自動化，機架部件 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 on of C on An of be to OP O be of so of is to as an of it a in of 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 目 錄 摘 要 . I . 一章 緒 論 . 1 題研究的現狀及發展趨勢 . 1 題研究的基本內容 . 2 題研究的意義和價值 . 2 第二章 集成電路封裝概述 . 4 成電路 . 4 念 . 4 型 . 4 成電路在我國的發展狀況 . 5 成電路 封裝 . 5 裝的發展 . 5 料封裝 . 7 境因素對封裝的影響 . 7 裝設備 . 9 成電路芯片塑料封裝設備 . 9 內外集成 電路塑封設備的概況 . 10 電一體化系統（產品）的設計 . 10 第三章 上料機系統設計 . 12 統總體設計 . 12 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 成電路塑封上料的技術要求及其指標 . 12 統組成及工作過程 . 12 統特點 . 14 料機機架部件結構設計 . 14 架部件設計準則 . 14 架部件結構設計 . 15 能試驗方案擬定 . 17 第四章 結論與展望 . 20 參考文獻 . 21 致 謝 . 22 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 第一章 緒 論 題研究的現狀及發展趨勢 集成電路（ 現代信息產業和信息社會的基礎，是改造和提升我國傳統產業的核心技術。近年來，我國集成電路產業發展迅猛，已成為國家經濟發展的主要驅動力 量之一。在構成集成電路產業的三大支柱 (之中， 年來，我國 0%的份額；從某種意義上講，我國集成電路產業是從 實證明這是一條符合我國國情的發展道路。目前，全球 我國集成電路產業的發展提供了一次難得的發展機遇。 當人類進人一個新千年的時候，蓬勃發展的計算機、通訊、汽車電子和其它消費類系統對 ，即高性能、高可靠、多功能、小型化、薄型化、便攜式及低成本。 迎接這一挑戰中，世界的集成電路封裝得到了空前的發展。隨著集成電路的發展，芯片封裝技術也一直追隨著集成電路的發展而發展。一代集成電路就有相應一代的封裝技術相配合。 集成電路封裝技術的發展歷史可劃分為 3 個階段。第一階段 (2 0 世紀 7 0 年代之前 )，以通孔插裝型封裝為主；典型的封裝形式包括最初的金屬圓形 (T O 型 )封裝，以及后來的陶瓷雙列直插封裝 (C D I P)、陶瓷一玻璃雙列直插封裝 (C e r D I P)和塑料雙列 直插封裝 (P D I P)等。第二階段 (2 0 世紀 8 0 年代以后 )，從通孔插裝型封裝向表面貼裝型封裝的轉變。從平面兩邊引線型封裝向平面四邊引線型封裝發展。表面貼裝技術被稱為電子封裝領域的一場革命，得到迅猛發展。第三階段 (2 0 世紀 9 0 年代以后 )，集成電路發展進入超大規模集成電路時代，特征尺寸達到 要求集成電路封裝向更高密度和更高速度方向發展。 目前，世界集成電路封裝正在呈現下述快速發展趨勢：（ 1）為適應超大規模集成電路向著高密度、高 I O 數方向的發展需求， 裝正在從四邊引 線封裝形式 (Q F P T Q F P )向球柵陣列封裝形式 (B G A C S P )轉變，信號傳輸由微型焊球代替傳統的金屬絲引線，信號輸出由平面陣列方式代替傳統的四邊引線方式。這是由兩邊引線向四邊引線、由通孔插裝向表面貼裝為代表的第二次 裝的革命性技術變革后的第三次技術變革。（ 2）為適應快速增長的以手機、筆記本電腦、平板顯示等為代表的便攜式電子產品的需求， 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 封裝正在向著微型化、薄型化、不對稱化、低成本化方向發展。（ 3）為適應人們日益高漲的綠色環保要求，集成電路封裝正在向著無鉛化、無溴阻燃化、無毒低 毒化方向快速發展，這對傳統的 裝及其封裝材料提出了嚴峻的挑戰。 全球集成電路封裝正在按照既定的規律，蓬勃地向前發展，呈現出 8 個發展方向：（ 1）向著高密度、多 I O 數方向發展；（ 2 ）向著提高表面貼裝密度方向發展；（ 3）向著高頻、大功率方向發展；（ 4）向著薄型化、微型化、不對稱化、低成本化方向發展；（ 5）從單芯片封裝向多芯片封裝發展；（ 6）從兩維平面封裝向三維立體封裝方向發展；（ 7）向著系統封裝 (S l P )方向發展；（ 8）向著綠色環保化方向發展。 題研究的基本內容 本課題結合縱向科研項目“集成電路塑 封自動上料機研制”研究需要，首先進行了 課題總體技術方案設計，然后 進行集成電路芯片塑料封裝自動上料系統的機架部件結構設計及性能試驗方案的擬定。系統主要有料片傳送部件、料片自動排片部件、工控機系統及傳感檢測系統等組成。 為實現集成電路芯片塑封的自動化，設計了自動上料系統。該系統采用多運動同步控制技術實現料片傳送、料片排放及料片預熱的自動控制；采用大導程滾珠絲桿副和高分辨率伺服系統保證機械手的快速精確定位；采用柔性流道結構，適應不同規格集成電路料片的自動上料；并基于 發了專用工控軟件。該系統 適用于 O 等系列集成電路芯片的塑封生產，可顯著提高生產效率及產品質量。 基本研究設計內容包括： （ 1）課題總體技術方案設計； （ 2）上料機機架部件結構設計； （ 3）上料機系統部分性能試驗。 題研究的意義和價值 隨著電子工業和集成電路產業的迅猛發展，使集成電路封裝業的市場規模越來越大，對集成電路封裝設備的自動化程度和技術含量也提出了更高的要求。另外半導體集成電路在封裝過程中，環境因素和靜電因素對 裝方面的影響較大。隨著 集成度和復雜性越來越高，污染控制、環境保護和靜電防護技術 就越來越影響或制約微電子技術的發展。因此，在集成電路生產、封裝中的前后道各工序對生產環境提出了更高要求，不僅僅要保持一定的溫、濕度、潔凈度，還需要對靜電防護引起足夠的重視。為了解決這些問題，除了通過嚴格和苛刻的凈化、管理生產車間，在 加工生產和封裝過程中建立起靜電防買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 護系統等措施外，最重要的還是盡可能的減少人為因素對生產過程的影響，用自動化設備代替人力在生產過程中的參與。這樣既可減少環境對集成電路生產封裝的影響，又可提高生產效率。而 芯片封裝是 造過程中影響微電子產品的生產效率和性能質量的關鍵環節之一。 半導體制造工藝的快速進步和市場對微小芯片的急切需求，對芯片封裝設備的定位精度和運動速度、加速度提出了極高的要求。 本課題主要進行集成電路芯片塑料封裝自動上料系統的設計及性能試驗。研制集成電路芯片塑料封裝自動上料系統，可代替手工上料，填補手工上料在集成電路芯片封裝生產工藝上的不足。 就目前國內外關于集成電路封裝的文獻表明，技術水平上，盡管我國集成電路產業在近幾年有了快速的發展，但在總體上與發達國家相比，還存在很大的差距。就半導體生產設備而言，主要還依靠進口，另外在國內封裝生產線上 裝設備的自動化程度參差不齊 。在市場方面，南通富士通、江蘇長電、四川樂山無線電公司等國內大型封裝企業國內封裝企業迅速發展，跨國半導體企業繼續將封裝測試基地轉移到國內，專家預測今后幾年中國集成電路市場將以每年 30%左右的增長速度增長，到 2009 年市場規模將達到 9475 億元。面對蓬勃發展的 裝業，面對中國巨大的市場需求，本課題研制的集成電路塑封自動上料機將具有廣闊的應用前景和市場價值。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 第二章 集成電路封裝概述 成電路 概念 集成電路（ 通常簡稱 ,又稱為集成電路 。是指將很多微電子器件集成在芯片上的一種高級微電子器件。通常使用硅為基礎材料，在上面通過擴散或滲透技術形成 型半導體及 P 成電路是采用半導體制作工藝，在一塊較小的單晶硅片上制作上許多晶體管及電阻器、電容器等元器件，并按照多層布線或遂道布線的方法將元器件組合成完整的電子電路。 類型 （ 1）按功能結構分類 集成電路按其功能、結構的不同，可以分為模擬集成電路和數字集成電路兩大類。 模擬集成電路用來產生、放大和處理各種模擬信號（指幅度隨時間邊疆變化的信號。例如半導體收音機的音頻信號、 錄放機的磁帶信號等），而數字集成電路用來產生、放大和處理各種數字信號（指在時間上和幅度上離散取值的信號。例如 （ 2）按制作工藝分類 集成電路按制作工藝可分為半導體集成電路和薄膜集成電路。 膜集成電路又分類厚膜集成電路和薄膜集成電路。 （ 3）按集成度高低分類 集成電路按集成度高低的不同可分為小規模集成電路、中規模集成電路、大規模集成電路和超大規模集成電路。它是以內含晶體管等電子組件的數量來分類。 小型集成電路 )，晶體管數 10 100 中型集成電路 )，晶體管數 100 1,000 大規模集成電路 )，晶體管數 1,000 10,0000 超大規模集成電路 )，晶體管數 100,000 （ 4）按導電類型不同分類 集成電路按導電類型可分為雙極型集成電路和單極型集成電路。 雙極型集成電路的制作工藝復雜，功耗較大，代表集成電路有 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 極型集成電路的制作工藝簡單，功耗也較低，易于制成大規模集成電路，代表集成電路有 （ 5）按用途分類 集成電路按用途可分為電視機用集成電路、音響用集成電路、影碟機用集成電路、錄像機用集成電路、電腦（微機）用集成電路、電子琴用集成電路、通信用集成電路、照相機用集成電路、遙控集成電路、語言集成電路、報警器用集成電路及各種專用集成電路。 集成電路 在我國的發展狀況 現代發達國家經濟發展的重要支柱之一 集成電路 (以下稱 業發展十分迅速。 自從 1958年世界上第一塊 別是近 20年來，幾乎每隔 2 3年就有一代產品問世，至目前，產品以由初期的小規模 模 集成電路是現代信息產業和信息社會的基礎，是改造和提升我國傳統產業的核心技術。 近年來，我國集成電路產業發展迅猛，已成為國家經濟發展的主要驅動力量之一。在構成集成電路產業的三大支柱（ 集成電路設計、集成電路制造和集成電路封裝）之中，集成電路封裝在推進我國集成電路產業快速發展過程中起到了重要的作用；多年來，我國集成電路封裝的銷售額在國家整個集成電路產業中一直占有 7 0 % 的份額；從某種意義上講，我國集成電路產業是從集成電路封裝開始起家的，事實證明這是一條符合我國國情的發展道路。目前，全球集成電路封裝 技術已經進入第三次革命性的變革時期，對我國集成電路產業的發展提供了一次難得的發展機遇。 集成電路作為信息產業的基礎和高新技術產業的核心，已被列為國家重點發展的領域。尤其是國務院 18號文的頒布實施，為我國半導體 (集成電路、分立器件 )的封裝產業創造了良好的政策環境。我們又迎來了封裝產業大發展的大好時機。 集成電路 封裝 封裝的發展 集成電路封裝技術的發展歷史可劃分為 3 個階段。 第一階段（ 2 0 世紀 7 0 年代之前），以通孔插裝型封裝為主；典型的封裝形式包括最初的金屬圓形 ( T O 型 ) 封裝，以及后來的陶瓷雙列直插封裝 ( C D I P ) 、陶瓷 - 玻璃雙列直插封裝 ( C e r D I P ) 和塑料雙列直插封裝 ( P D I P ) 等；其中的 P D I P ，由于其性能優良、成本低廉，同時又適于大批量生產而成為這一階段的主流產品。 第二階段（ 2 0 世紀 8 0 年代以后），從通孔插裝型封裝向表面貼裝型封裝的轉變，買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 從平面兩邊引線型封裝向平面四邊引線型封裝發展。表面貼裝技術被稱為電子封裝領域的一場革命，得到迅猛發展。與之相適應，一些適應表面貼裝技術的封裝形式，如塑料有引線片式載體（ P L C C）、塑料四邊引線扁平封裝（ P Q F P）、塑料小外形封裝（ P S O P）以及無引線四邊扁平封裝（ P Q F N）等封裝形式應運而生，迅速發展。其中的 P Q F P，由于密度高、引線節距小、成本低并適于表面安裝，成為這一時期的主導產品。 第三階段（ 2 0 世紀 9 0 年代以后），集成電路發展進入超大規模集成電路時代，特征尺寸達到 求集成電路封裝向更高密度和更高速度方向發展。因此，集成電路封裝的引線方式從平面四邊引線型向平面球柵陣列型封裝發展，引線技術從金屬引線向 微型焊球方向發展。在此背景下，焊球陣列封裝（ B G A ）獲得迅猛發展，并成為主流產品。 B G A 按封裝基板不同可分為塑料焊球陣列封裝（ P B G A ），陶瓷焊球陣列封裝（ C B G A ），載帶焊球陣列封裝（ T B G A ），帶散熱器焊球陣列封裝 ( E B G A )，以及倒裝芯片焊球陣列封裝（ F C - B G A ）等。為適應手機、筆記本電腦等便攜式電子產品小、輕、薄、低成本等需求，在 B G A 的基礎上又發展了芯片級封裝（ C S P ）； C S P 又包括引線框架型 C S P 、柔性插入板 C S P 、剛性插入板 C S P 、圓片級 C S P 等各種形式，目前處于快速發展階段。同時，多芯片組件（ M C M）和系統封裝（ S i P ）也在蓬勃發展，這可能孕育著電子封裝的下一場革命性變革。 M C M 按照基板材料的不同分為多層陶瓷基板 M C M（ M C M - C）、多層薄膜基板 M C M（ M C M - D）、多層印制板 M C M - L）和厚薄膜混合基板 ）等多種形式。 S i P 是為整機系統小型化的需要，提高集成電路功能和密度而發展起來的。 S I P 使用成熟的組 裝和互連技術，把各種集成電路如 C M O G a A S i G e 電路或者光電子器件、 M E M S 器件以及各類無源元件如電阻、電容、電感等集成到一個封裝體內，實現整機系統的功能。 目前，全球集成電路封裝正在按照既定的規律蓬勃地向前發展，呈現出 8個發展方向： （ 1） 向著高密度、多 I / O 數方向發展； （ 2） 向著提高表面貼裝密度方向發展； （ 3） 向著高頻、大功率方向發展； （ 4） 向著薄型化、微型化、不對稱化、低成本化方向發展； （ 5） 從單芯片封裝向多芯片封裝發展； （ 6） 從兩維平 面封裝向三維立體封裝方向發展； （ 7） 向著系統封裝（ S I P ）方向發展； （ 8） 向著綠色環保化方向發展。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 目前，世界集成電路封裝正在呈現下述快速發展趨勢： （ 1）為適應超大規模集成電路向著高密度、高 I Q F P T Q F P)向球柵陣列封裝形式 (B G A C S P)轉變，信號傳輸由微型焊球代替傳統的金屬絲引線，信號輸出由平面陣列方式代替傳統的四邊引線方式。這是由兩邊引線向四邊引線、由通孔插裝向表面貼裝為代表的第二次 次技術變革。 （ 2）為適應快速增長的以手機、筆記本電腦、平板顯示等為代表的便攜式電子產品的需求， 型化、不對稱化、低成本化方向發展。 （ 3）為適應人們日益高漲的綠色環保要求，集成電路封裝正在向著無鉛化、無溴阻燃化、無毒低毒化方向快速發展，這對傳統的 塑料封裝 在集成電路產業鏈中，電路設計、芯片制造、封裝測試等多業并舉，相互依存。封裝作為集成電路生產中極為重要的后道工序。集成電路的封裝成型工藝有金屬封裝、陶瓷封裝、玻璃封裝和塑料封裝 。塑料封裝（簡稱塑封）就是用塑封料把支撐集成電路芯片的引線框架、集成電路芯片和鍵合引線包封起來，從而在裸露的集成電路芯片外表面形成塑封體，保護芯片免受機械應力熱應力、濕氣、有害氣體及外部環境的影響，保證集成電路最大限度地發揮其電學特性。金屬陶瓷玻璃封裝具有良好的氣密性，是早期主要的封裝成型工藝。上世紀 60年代塑料封裝的出現改變了集成電路封裝成型工藝的現狀，由于塑料封裝制造成本只有同類其他封裝的 1/31/10，同時上世紀 80年代后，高純度、低應力的塑封材料，高質量的芯片鈍化、芯片粘接、內涂覆材料、引線鍵合、 加速篩選工藝及自動模制等新材料、新工藝、新技術有了長足的進步，使得塑封集成電路的可靠性逐步趕上金屬封裝和陶瓷封裝，因此塑料封裝成了目前集成電路的主流封裝成型工藝，塑封集成電路的市場占有率達到 90%以上。 塑封操作過程為：首先，將引線框架、集成電路芯片和鍵合引線構成的料片配置在加熱的塑封模下模內；然后合模，在壓機上將塑封料注入模具并固化；最后，卸模，將流道塑封料與料片分離。料片置入塑封模的過程成為上料，上料是極其重要的一個工序。上料的位置精度決定芯片在塑封體內的位置，上料的時間影響塑封的生產效率，特別是在上料過程中要避免人手的直接接觸，否則易造成芯片污染，影響成品的電學特性，同時易引起鍵合引線變形，甚至折斷，影響成品合格率。 環境因素對封裝的影響 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 隨著集成電路的集成度和復雜性越來越高，污染控制、環境保護和靜電防護技術就越來越影 響或制約微電子技術的發展。同時，隨著我國國民經濟的持續穩定增長和生產技術的不斷創新發展，生產工藝對生產環境的要求越來越高。大規模和超大規模 僅僅要保持一定的溫、濕度、潔凈度，還需要對靜電防護引起足夠的重視。 在半導體集成電路生 產中，封裝形式由早期的金屬封裝或陶瓷封裝逐漸向塑料封裝方向發展。塑料封裝業隨著 中國半導體信息網對我國國內 28家重點 2001年那年就為 中 95 以上的 所周知，封裝業屬于整個 該過程中，對于塑封 合 C，主要有晶圓減薄 (磨片 )、晶圓切割 (劃片 )、上芯 (粘片 )、壓焊 (鍵合 )、封裝 (包封 )、前固化、電鍍、打印、后固化、切筋、裝管、封后測試等等工序。各工序對不同的工藝環境都 有不同的要求。工藝環境因素主要包括空氣潔凈度、高純水、壓縮空氣、二氧化碳氣體、氮氣、溫度、濕度等等。對于減薄、劃片、上芯、前固化、壓焊、包封等工序原則上要求必須在超凈廠房內設立，因在以上各工序中， 芯粒始終裸露在外，直到包封工序后，芯粒才被環氧樹脂包裹起來。這樣，包封以后不僅能對 且對整個芯片的各種參數、性能及質量都起著根本的保持作用。在以上各工序中，哪個環節或因素不合要求都將造成芯粒的報廢，所以說，凈化區內工序對環境諸因素要求比較嚴格和苛刻。 主要環境的影響因素： （ 1）空調系統中潔凈度的影響 對于凈化空調系統來講，空氣調節區域的潔凈度是最重要的技術參數之一。潔凈廠房的潔凈級別常以單位體積的空氣中最大允許的顆粒數即粒子計數濃度來衡量。對 化區內的各工序的潔凈度至少必須達到 （ 2）超純水的影響 括 多數工序都需要超純水進行清洗，晶圓及工件與水直接接觸，在封裝過程中的減薄工序和劃片工序，更是離不開超純水，一方面晶圓在減薄和劃片過程中的硅粉雜質得到洗凈，而另一方面純水中的微量雜質又可能使芯粒再污染，這毫無疑問 將對封裝后的 半導體制造工藝中，大約有 80 以上的工藝直接或間接與超純水，并且大約有一半以上工序，硅片與水接觸后，緊接著就進人高溫過程，若此時水中含有雜質就會進人硅片而導致 品率降低。確切一點說，買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 向生產線提供穩定優質的超純水將涉及到企業的成本問題。 （ 3）純氣的影響 在 純的氣體可作為保護氣、置換氣、運載氣、反應氣等，為保證芯片加工與封裝的成品率和可靠性，其中一個重要的環節，就是嚴格控制加工過程中所用氣體的純度。所謂“高純”或“超純”也不是無 休止的要求純而又純，而是指把危害 品率和可靠性的有害雜質及塵粒必須減少到一定值以下。 （ 4）溫、濕度的影響 溫、濕度在 乎每個工序都與它們有密不可分的關系，溫、濕度對 （ 5）靜電因素對 靜電產生的原因是隨處可見的。比如人體靜電，空氣調節和空氣凈化引起的靜電，運送半成品和 都是靜電起電的因素。在科技飛速發展和工業生產高度自動化的今天，靜電在工業生產中的危害已是顯而易見的，它可以造成各種障礙 ，限制自動化水平的提高和影響產品質量。 （ 6）其它因素的影響 諸如壓差因素、微振因素、噪聲因素等對 環境諸多因素和靜電因素始終對 也是 電子半導體 勢必要求我們在環境與靜電方面緊緊跟上 之不要成為制約 腳石”。 裝設備 成電路芯片塑料封裝設備 隨著電子工業和集成電路產業的迅猛發展，使集成電路封裝業的市場規模越來越大，對 集成電路封裝設備的自動化程度和技術含量也提出了更高的要求。集成電路塑封自動上料機是 著器件設計水平和生產制造技術的飛速發展，尤其是封裝工藝的日新月異，要求封裝設備具有比以往更高的精度、速度、可靠性。 集成電路芯片封裝是集成電路制造過程中影響微電子產品的生產效率和性能質量的關鍵環節之一。半導體制造工藝的快速進步和市場對微小芯片的急切需求，對芯片封裝設備的定位精度和運動速度、加速度提出了極高的要求。然而，精度與速度的提高是相互矛盾的。運動速度、加速度的提高，使得機構的慣性力增 大，慣性力變化的頻率也隨之加大，買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 系統易于產生彈性變形和振動現象，既破壞機構的運動精度，又影響構件的疲勞強度，并加劇運動副中的磨損。高精度定位希望機構運動平緩，而高生產率又希望系統高速往復運動并高速啟停。 集成電路塑封自動上料機是一種典型的芯片塑封設備。目前大多數先進的塑封自動上料機采用先進的多運動同步控制技術，實現料片的傳送；采用大導程滾珠絲杠副實現機械手的快速定位，同時采用高分辨率伺服系統保證機械手定位的精確性；采用柔性的流道結構，適應不同規格集成電路料片的傳輸，調整方便；采用先進的多傳感融合技術，系統控 制安全可靠；基于 作系統的軟件設計，人機交互友好。 國內外集成電路塑封設備的概況 目前，國外集成電路塑封設備的主流技術采用全自動上料，將上料裝置與壓機集成在一起，形成高度自動化設備，它涉及到精密機械、自動控制、精密光學、計算機應用、氣動技術、系統工程學等諸多學科領域。該技術領域中，美國、日本、德國、韓國、新加坡及臺灣占據了統治地位。如，德國的 司和日本 司生產的塑封壓機，從上料、塑封到卸模實現全自動化，其中的全自動化上料裝置保證了塑封產品質量和生產效率。自動化、智 能化、系統化多學科技術集成是集成電路塑封設備的主要發展趨勢。 目前，國內集成電路塑封設備狀況存在兩種現象：（ 1）小型企業主要利用人工上料方法。人手接觸集成電路料片，可能會引起引線框架和鍵合引線的折斷；操作過程中還有可能造成芯片污染，影響成品集成電路的電學性能；人工擺放料片存在位置誤差，從而影響塑封成品的質量。因此，人工上料方法，質量不宜保證，而且效率較低，不能適應現代企業低成本大規模生產的需要。（ 2）大中型企業全套引進國外帶自動上料功能的集成電路塑封壓機，投資大，且技術受制于國外設備制造企業，當設備出現較大 故障問題時，往往束手無策，必須依賴國外廠家技術服務，這勢必會影響本企業的正常生產。 為此，立足國內，自主研發擁有自主知識產權的集成電路塑封上料設備，可在一定程度上降低成本，提高企業的競爭力，是國內集成電路封裝企業的迫切需要，符合國家走自主發展道路的產業政策。 電一體化系統（產品）的設計 新產品設計是一項復雜細致的工作，要提供性能好、質量高、成本低、有市場競爭力、受用戶歡迎的新產品，必須有一套科學的工作程序和方法。新產品從提出任務到投放市場的全部程序要經過四個階段：調查決策階段；研究設計階段；試制階 段；投產銷售階段。 機電一體化系統（產品）的設計流程如圖 示。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 （ 1）根據目的功能確定產品規格、性能指標。工作機的目的功能，不外乎是用來改變物質的形狀、狀態、位置尺寸和特性，歸根到底必須實現一定的運動，并提供必要的動力。其基本性能指標主要是指實現運動的自由度數、軌跡、行程、精度、速度、動力、穩定性和自動化程度。 （ 2）系統功能部件、功能要素的劃分。工作機必須具備適當的結構才能滿足所需性能。要形成具體結構，應以各構成要素及要素之間的接口為基礎劃分功能部件或功能子系統。復雜機器的運動常由若干直線或回轉運動 組合而成，在控制上形成若干自由度。 （ 3）接口的設計。接口問題是各構成要素間的匹配問題。執行元件與運動機構之間通常是機械接口。 （ 4）綜合評價（或整體評價）對機電一體化系統的綜合評價主要是對其實現目的的功能的性能、結構進行評價。 （ 5）可靠性復查。機電一體化系統既可能產生電子電路故障、軟件故障，又可能產生機械故障，而且容易受到電噪音的干擾，因此，可靠性問題顯得格外突出，也是用戶最關心的問題之一。 （ 6）試制與調制。樣機試制是檢驗產品設計的制造可行性的重要階段，并通過樣機調制來驗證各項性能指標是否符合設計要求 。 圖 電一體化系統設計流程 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 第三章 上料機系統設計 統總體設計 成電路塑封上料的技術要求及其指標 適用于 系列不同規格集成電路芯片塑封的自動上料系統，主要作用是進行集成電路料片塑封前的自動上料排片和預熱處理，同時進行塑封成型，實現上料、塑封到卸料的自動化。其主要性能指標為 : (1)循環時間： (2)定位精度 :3)溫度設定 :1 (4)料片尺寸 :長度 150度 185)料盒尺寸 :長度 150度 246)排料架尺寸 :長度 700度 650 系統組成及工作過程 系統主要由料片傳送部件、料片自動排片部件、工控機系統及傳感檢測系統等組成。圖 料片傳送部件的結構示意圖，主要包括料片橫向傳送機構、料片推送結構、料匣回收機構、料架升降機構、柔性料片流道及傳送帶等。圖 料片自動排片部件結構示意圖，主要包括抓取機械手及多工位預熱架等。 圖 片傳送部件結構示意圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 升降機構 圖 料片自動排片部件結構示意圖 電動機 電動機 系統的工作過程包括： （ 1） 料片傳送 用于塑封的料片預先由前道工序疊置于料匣內，本道工序首先從入料匣處導入一料匣，當料架位于頂部時將料匣推入料架，然后由料片橫向傳送機構帶動料架完成橫向傳送。在推料片工位處，通過氣缸完成推料片動作，每次從料匣上推出一片料片，接著由步進電機驅動料架下降一片料片的距離，為下一個推料片動作做準備。推出的料片置于柔性料片流道上， 由同步電機驅動傳送帶運動，將料片移動到等候排片工位，從而完成料片的縱向傳送。 （ 2）自動排片 當排料架上沒有排滿料片時，即進行料片的自動排放工作。機械手首先在等候排片工位抓取料片并抬起一定高度，然后在兩只伺服電機的驅動下進行 X、 Y 軸向的定位移動，并根據多工位預熱架相應工位的方向在空中移動過程中，由第三只伺服電機驅動進行軸旋轉，調整料片排放方向。最后在相應排放工位，由氣缸完成料片放置動作。 （ 3）料片預熱 多工位預熱架置于加熱臺上，當料片排放到預熱架后，即根據熱傳遞的原理進行料片的預熱，預熱溫度的控制通過溫 度控制模塊來實現。預熱架 通過 4 個加熱管進行加熱，通買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 過熱電偶來實現溫度檢測。 統特點 該系統具有下列特點： （ 1）采用先進的多運動同步控制技術，實現橫向傳送料片、推送料片、回收料盒、縱向傳送料片及矩陣式排片的協同工作。 （ 2）采用大導程滾珠絲杠副實現機械手的快速定位，同時采用高分辨率伺服系統保證機械手定位的精確性； （ 3）采用柔性的流道結構，適應不同規格集成電路料片的傳輸，調整方便； （ 4）采用先進的多傳感融合技術，系統控制安全可靠； （ 5）基于 工控軟件設計，人機交互友好。 料機機架部件結構設計 機架部件是安裝和保護電子設備內部各種電路單元、元器件及機械零部件的重要結構，對于消除各種復雜環境對設備的干擾，保證設備安全、穩定、可靠地工作，提高設備的使用效率、壽命，以及增強設備安裝、維修的方便等起著非常重要的作用。上料機機架部件作為上料機一個重要的基礎結構，其設計也是整個上料機系統設計的重要內容之一。 (1)確保上料機技術指標的實現設計機架部件時，應根據上料機設備的使用環境，綜合考慮設備內部的電磁干擾和熱問題，以及外部的機械、電磁、電氣和氣候 等因素的影響，以確保設備電性能的穩定性，并使機架部件具有足夠的強度、剛度，以確保設備機電連接的可靠性以及設備的防振沖能力，同時采取相應措施，確保設備各項技術指標的實現和可靠性要求。 (2)具有良好的結構工藝性 所謂結構工藝性好就是能優質、高產、低成本地進行設備的生產，包括加工、裝配、調試、維修等。結構與工藝密切相關，結構不同則所采用的工藝也不相同。設計機架部件時，應根據設備的使用要求綜合考慮當時的生產水平，包括加工設備、人員、工藝方法以及檢驗手段、方法等，使設計的機架部件符合當時的生產實際，并具有良好的裝配 工藝，從而確保設備質量。 (3)便于裝配、操作、維修 為了充分發揮上料機設備的效能，設計的機架部件應便于操作使用，并符合使用者的買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業論文設計圖紙資料在線提供，優質質量，答辯無憂 心理和生理特點，同時結構上力求最簡，便于裝配、拆卸，使設備可達性、維修性好，另外，設計的機架部件應確保操作人員的使用安全，如避免銳邊、棱角、采用漏電保護裝置等。 (4)標準化、模塊化 機架部件設計時，應盡可能地滿足標準化、模塊化要求，并采用模塊化設計方法，所有尺寸均采用標準尺寸系列，并符合公差配合標準及有關通用標準，以確保上料機機架部件的互換性，這樣，在研制類似設備或設備改型時，可 以少改動甚至不改動上料機的機架部件尺寸即可完成新研或改型設備的機架設計。 (5)小型化 所謂小型化就是盡可能地減小設備體積和重量。機架部件的小型化不僅在設備的使用性能上有重大意義，在經濟上也具有重要價值，因而在設計機架部件時應予以重視。 (6)外形美觀 上料機的外形不僅關系到操作者的感官要求，而且關系到上料機的銷售。設計機架時，應將工程設計與造型設計相結合，充分利用造型設計的手法，對機架部件外形精心設計，以使上料機外形美觀。 綜上所述，確保上料機技術指標的實現和便于裝配、操作、維修的準則體現了機架部件設計的 實用性要求，具有良好的結構工藝性體現了機架部件設計的經濟性要求，標準化、模塊化和小型化既體現了機架部件設計的創新要求又體現了經濟性要求，造型設計則體現了機架部件設計的美觀要求。 架部件結構設計 上料機機架部件的結構設計是在消化吸收國外集成電路塑封設備的基礎上，依據 機架設計準則綜合考慮上料機的用途、使用環境和復雜程度來進行設計的。上料機機架采用鈑金結構機架。上料機的機架部件外型如圖 上料機機架部件作為上料機一個重要的基礎結構，它的上面支撐著預熱架工作臺、 料片傳送部件、料片自動排片部件 。穩固平整的機架部件為芯片的塑封上料工作過程提供了一個穩定的工作平臺。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 40