全自動集成電路封裝設(shè)備合模電機(jī)高精度非線性控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及集成電路封裝設(shè)備控制方法領(lǐng)域，具體是一種全自動集成電路封裝設(shè) 備合模電機(jī)高精度非線性控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 半導(dǎo)體集成電路封裝是指將加工好的半導(dǎo)體集成電路裸片采用熱烙型樹脂材料 進(jìn)行密封固定的過程。它不僅起著保護(hù)忍片內(nèi)部集成電路、增強(qiáng)導(dǎo)熱性能的作用，而且封裝 工藝也對集成電路的性能及使用壽命也有一定的影響，是半導(dǎo)體集成電路制造流程中至關(guān) 重要的工藝環(huán)節(jié)。
[0003] 全自動半導(dǎo)體集成電路封裝設(shè)備是在完成集成電路忍片封裝運(yùn)一核屯、功能的基 礎(chǔ)上，輔W上片、上料、下料、清模、除流道、產(chǎn)品收集等功能研制而成的全自動化設(shè)備。根據(jù) 不同的需求，每臺封裝設(shè)備由1-4臺壓機(jī)組成，壓機(jī)是該設(shè)備的基本組成單元。如圖1所 示，壓機(jī)內(nèi)部有一套用于集成電路封裝的模具，分為上模具1和下模具2。上模具1在設(shè)備 內(nèi)部固定不動，下模具2上表面放置待封裝的集成電路裸片條帶，下模具2由剪叉式結(jié)構(gòu)的 力臂關(guān)節(jié)3驅(qū)動上下升降，力臂關(guān)節(jié)3由直流伺服電機(jī)4驅(qū)動。封裝忍片時，下模具承載著 待封裝的集成電路裸片條帶在直流伺服電機(jī)4的驅(qū)動下緩緩上升，直至與固定的上模具接 觸并產(chǎn)生120噸合模壓力，然后直流伺服電機(jī)4停止運(yùn)動并抱死W保持該合模壓力直至模 具內(nèi)的注塑桿完成注塑動作，注塑完成并冷卻后，直流伺服電機(jī)4緩緩開模，取出下模具內(nèi) 完成封裝的集成電路條帶，完成忍片封裝。
[0004] 在忍片封裝的過程中，直流伺服電機(jī)4的控制精度對于封裝忍片的合格率也著至 關(guān)重要的影響。為取得比較理想的封裝效果，直流伺服電機(jī)4的壓力控制精度需控制在千 分之一左右。而模具下模與直流伺服電機(jī)4之間采用剪叉式結(jié)構(gòu)的力臂關(guān)節(jié)3傳動，直流 伺服電機(jī)4通過同步皮帶再通過絲桿驅(qū)動臺面下方的力臂關(guān)節(jié)，進(jìn)而通過力臂關(guān)節(jié)驅(qū)動下 模具做上下移動。運(yùn)樣會導(dǎo)致下模具移動距離與控制步數(shù)之間具有一定的非線性；而且下 模具和傳動機(jī)構(gòu)重量達(dá)上百公斤，傳動機(jī)構(gòu)和立柱的潤滑性能也會導(dǎo)致驅(qū)動負(fù)載的變化， 運(yùn)些影響因素給大合模壓力下高精度的控制帶來了較大的難度。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種全自動集成電路封裝設(shè)備合模電機(jī)高精度非 線性控制方法，W解決現(xiàn)有技術(shù)半導(dǎo)體集成電路封裝設(shè)備中直流伺服電機(jī)控制存在的問 題。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為： 全自動集成電路封裝設(shè)備合模電機(jī)高精度非線性控制方法，其特征在于：包括W下步 驟： (1 )、采用PLC作為運(yùn)動控制器，帶絕對編碼器的直流伺服電機(jī)接入PLC由PLC控制，通 過PLC控制直流伺服電機(jī)，使下模具處于不同的高度，在各個高度點用千分尺測量出上、下 模具之間的距離AX，并記下各點對應(yīng)的絕對編碼器的反饋值，其中上、下模具之間的距離 AX作為被控量，絕對編碼器的反饋值作為控制量； (2) 、W絕對編碼器的反饋值即控制量為橫坐標(biāo)，上、下模具之間的距離Ax即被控量 為縱坐標(biāo)作坐標(biāo)圖，得到被控量與控制量的關(guān)系曲線圖，采用曲線擬合的方法對關(guān)系曲線 圖進(jìn)行擬合，得到控制量X和被控量Y的數(shù)學(xué)關(guān)系表達(dá)式為： Y=A+Bi*X+B2*X" +B3*X" +B4*X" + 表達(dá)式中，A、Bi、B2、B3、B4、Bs為系數(shù)，曲線擬合精度達(dá)到99. 995% ;通過現(xiàn)場標(biāo)定測得 的一系列的X、Y的值，使用化igin數(shù)據(jù)處理軟件，通過曲線擬合的方式確定A、Bi、B2、B3等 系數(shù)； (3) 、將控制量X和被控量Y的數(shù)學(xué)關(guān)系表達(dá)式輸入至PLC中，PLCW控制量X和被控 量Y的數(shù)學(xué)關(guān)系表達(dá)式作為位置控制方案，通過直流伺服電機(jī)控制下模具運(yùn)動至坐標(biāo)圖原 點位置，在下模具上放入待封裝的半導(dǎo)體集成電路裸片條帶，然后PLC根據(jù)位置控制方案 通過直流伺服電機(jī)控制下模具上升，直至上、下模接觸并產(chǎn)生壓力，位置控制方案結(jié)束； (4) 、在化C中設(shè)計變結(jié)構(gòu)PID控制器作為壓力控制方案，變結(jié)構(gòu)PID控制器的表達(dá)式 如下：
其中，'皆、占*、句、嘴、咬、叫、、.e*均為正的實常數(shù)，且為保證本i':〉〇,化須有叫:〉由， i：^、馬;、爲(wèi)々別為比例、積分、微分常數(shù)，e為當(dāng)前壓力與目標(biāo)壓力的誤差； 采用工程整定的方法確定變結(jié)構(gòu)PID控制器中丐I、6*、呵、啤、;苗;、:《；^:.、的值，整 定時對町;;、%、句、巧^各項系數(shù)進(jìn)行微調(diào)，直至壓力控制的精度滿足1%。的要求； (5)、PLCW變結(jié)構(gòu)PID控制器作為壓力控制方案，將上、下模具之間當(dāng)前壓力值與控制 目標(biāo)的差作為誤差量，控制目標(biāo)是指預(yù)期設(shè)定的上下模具間的合模壓力，并通過直流伺服 電機(jī)對下模具進(jìn)行控制，直至上、下模具之間的控制壓力達(dá)到預(yù)期的壓力值。
[0007] 所述的全自動集成電路封裝設(shè)備合模電機(jī)高精度非線性控制方法，其特征在于： 步驟（1)中，在同一高度位置的測量采用多次重復(fù)測量的方式，然后對所有的測量值求平均 作為該點的高度值，為使擬合的曲線盡可能的反映被控量與控制量之間的對應(yīng)關(guān)系，應(yīng)盡 可能多的選擇測量位置，增加采樣點數(shù)。
[0008] 本發(fā)明提供的方法實施方式簡單、便捷。通過對標(biāo)定數(shù)據(jù)曲線擬合的方式，可有效 克服由于機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)引入非線性對控制造成的影響。且由于在壓力控制階段引入了變結(jié) 構(gòu)PID控制器，既可提高響應(yīng)速度，又可防止產(chǎn)生過大的超調(diào)量，保證系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定 性，而且能夠滿足合模壓力控制要求的情況下達(dá)到較高的控制精度。
【附圖說明】
[0009] 圖1為全自動半導(dǎo)體集成電路封裝設(shè)備壓機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
[0010] 圖2為本發(fā)明擬合曲線圖。
【具體實施方式】
[0011] 全自動集成電路封裝設(shè)備合模電機(jī)高精度非線性控制方法，包括W下步驟： (1 )、采用PLC作為運(yùn)動控制器，帶絕對編碼器的直流伺服電機(jī)接入PLC由PLC控制，通 過PLC控制直流伺服電機(jī)，使下模具處于不同的高度，在各個高度點用千分尺測量出上、下 模具之間的距離AX，并記下各點對應(yīng)的絕對編碼器的反饋值，其中上、下模具之間的距離 AX作為被控量，絕對編碼器的反饋值作為控制量； (2) 、W絕對編碼器的反饋值即控制量為橫坐標(biāo)，上、下模具之間的距離Ax即被控量 為縱坐標(biāo)作坐標(biāo)圖，得到被控量與控制量的關(guān)系曲線圖，采用曲線擬合的方法對關(guān)系曲線 圖進(jìn)行擬合，得到控制量X和被控量Y的數(shù)學(xué)關(guān)系表達(dá)式為： Y=A+Bi*X+B2*X" +B3*X" +B4*X" + 表達(dá)式中，A、Bi、B2、B3、B4、Bs為系數(shù)，曲線擬合精度達(dá)到99. 995% ;通過現(xiàn)場標(biāo)定測得 的一系列的X、Y的值，使用化igin數(shù)據(jù)處理軟件，通過曲線擬合的方式確定A、Bi、B2、B3等 系數(shù)； (3) 、將控制量X和被控量Y的數(shù)學(xué)關(guān)系表達(dá)式輸入至PLC中，PLCW控制量X和被控 量Y的數(shù)學(xué)關(guān)系表達(dá)式作為位置控制方案，通過直流伺服電機(jī)控制下模具運(yùn)動至坐標(biāo)圖原 點位置，在下模具上放入待封裝的半導(dǎo)體集成電路裸片條帶，然后PLC根據(jù)位置控制方案 通過直流伺服電機(jī)控制下模具上升，直至上、下模接觸并產(chǎn)生壓力，位置控制方案結(jié)束； (4) 、