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研究生:魏仕杰
論文名稱:黏晶機高速取放機構之研究
論文名稱(外文):Research on the high-speed Pick and Place Device for Die Bonders
指導教授:黃信行黃信行引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:明新科技大學
系所名稱:精密機電工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:87
中文關鍵詞:取放機構黏晶曲柄滑塊
外文關鍵詞:Pick and placeDie bonderSlide-crank
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黏晶(Die Bonder)為IC封裝製程中的一環,其品質取決於取放動作之精度、速度及穩定度。因此,黏晶技術需要高速穩定的取放機構。經過一系列的專利文獻搜尋及實務操作後發現,除了目前主流以馬達配合導螺桿,或是線性馬達作為取放機構之主要架構外,早期黏晶機設備廠商也以純機構設計來完成取放動作。因此若能採用單一動力源配合機構設計的方式來完成取放動作,則必能有效降低機台成本進而提高競爭力。
有鑒於此,本研究特別與IC封裝設備之專業製造廠,廣化科技股份有限公司合作執行產學計畫。藉由TRIZ理論引導創意發想,以機構設計、機構學及力學分析理論為基礎,應用曲柄滑塊機構高速直線運動的特性,改良公司所捐贈的凸輪取放機台,並設計緩衝裝置,降低碰撞產生之震動以提高定位精度,提高取放速度及取放行程,以增加設備實用領域。綜合以上各點設計出成本低廉、架構簡單之高速取放機構。本取放機構的取放速度最高可達9000 UPH,定位精度及重複精度皆維持在0.05mm以內。

Die bonding is a very important process of IC packaging. The quality of IC packaging depends on the speed, accuracy, and precision of the pick and place process. Therefore, a pick and place device is always necessary to hit the target of accurate transmission at shortest time. After a series of patent and literature research, we found that if a single power source with the mechanism design can be used to the complete the pick-and-place process, machine cost can certainly be reduced.
In this research, we have cooperated with a professional IC package equipment factory - 3S Silicon Tech., Inc. Based on the principle of machine design, mechanisms, and mechanics, as well as the innovative guidance of the TRIZ theory, we have replaced the cam mechanism donated by 3S to the slider-crank mechanism. Moreover, we have designed a buffer device to reduce the vibration of the system, which leads to a better positioning precision, a higher speed, and a longer working distance. Based on this design, we are able to build a low-cost, simple structure as well as a high-speed pick and place mechanism. The accomplished pick and place machine can reach a maximum speed of 9000 UPH. The positioning accuracy and the repeatability can be kept inside 0.05 mm.

中文摘要 I
Abstract II
誌 謝 III
目 錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 IX
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 取放機構 3
1-2-1 取放機構分類 3
1-2-2 取放速度及取放精度 3
1-2-3 驅動方式 4
1-3 文獻回顧 4
1-4 工程設計概念 9
1-4-1 工程機械設計流程 9
1-4-2 TRIZ理論 10
1-4-3 工程問題的矛盾 11
1-5 研究動機與目的 13
1-6 論文架構 14
第二章 研究方法 15
2-1 TOSOK機台研究 15
2-2 取放動作矛盾分析 17
2-3 創新概念設計 19
2-4 靜力學分析 21
第三章 研究過程 26
3-1 整體架構設計 26
3-1-1 廣化科技股份有限公司之凸輪機構 26
3-1-2 機構改裝 27
3-2 細部零組件設計 30
3-2-1 曲柄設計及受力分析 31
3-2-3 連桿設計及受力分析 32
3-2-4 軌道設計及受力分析 34
3-2-5 取放頭受力分析 35
3-3 機構製組裝 39
3-4 系統測試 39
3-4-1 渦電流感測器 39
3-4-2 馬達選用 40
第四章 結果分析與討論 46
4-1 結果比較分析 46
4-1-1 實際測試CASE 1 46
4-1-2 實際測試CASE 2 48
4-1-3 實際測試CASE 3 50
4-1-4 實際測試CASE 4 53
4-1-5 實際測試CASE 5 55
4-2 討論 57
4-2-1 結構穩定性 57
4-2-2 定位精度及重複精度 57
4-2-3 取放穩定時間及循環時間 58
4-2-4 馬達選用 58
4-2-5 機構改良 58
4-2-6 彈簧及緩衝器 58
第五章 結論與未來展望 59
5-1 結論 59
5-2 未來展望 59
參考文獻 61
附錄A TRIZ理論之矛盾矩陣表 63
附錄B TRIZ理論之39項工程參數 69
附錄C TRIZ理論之40項創新法則 72

1. R. J. Hannemann, A. D. Kraus and M. Pecht, Semiconductor Packaging, A Multidisciplinary Approach, John Wiley and Sons, NY (1994)
2. 徐歷昌,自動機設計便覽,全華科技圖書公司,台北 (1995)
3. 賴俊魁,「晶圓取放機之整合研究」,碩士論文,中原大學,中壢 (1996)
4. 張明勝,「高速IC取置機之動態研究」,碩士論文,國立清華大學,新竹 (2001)
5. 張志榮,「晶片快速取放機構之設計」,碩士論文,國立交通大學,新竹 (2005)
6. Esec SA (Cham, CH), “Semiconductor mounting apparatus with a chip gripper traveling back and forth”, US Patent 6185815 (2001)
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9. Festo AG & Co., Esslingen(DE), “Manipulator device for repositioning parts”,US Patent 6851917 (2005)
10. 潘弘崧,「黏晶機創新改良之概念設計」,碩士論文,國立中興大學,台中 (2002)
11. M.J. French, Concept Design for Engineers, Design Council, London (1985)
12. 洪永杰,「TRIZ理論與應用簡介」,元智大學最佳化實驗室,桃園 (2004)
13. 黃信行、廖信德、任復華、呂鴻猷、陳木榮、謝傑任,「高速取放機台研發
與性能分析」,明新科技大學/廣化科技股份有限公司產學合作計畫成果報告,新竹 (2008)
14. 洪嘉駿,「以鍛粗加工實驗驗證變分上界限法」,碩士論文,國立中央大學,中壢 (2005)
15. 王栢村、呂世鑫、林冠元,「應用渦電流位移計於結構之實驗模態分析」,國立屏東科技大學,屏東 (2001)

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