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研究生:張熹華
論文名稱:半導體晶圓真空壓膜設備骨架結構對機台結構剛性影響之研究
指導教授:王宜明
學位類別:碩士
校院名稱:國立彰化師範大學
系所名稱:機電工程學系
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:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:90
中文關鍵詞:半導體真空晶圓壓膜設備模態分析振形量測
外文關鍵詞:Vacuum molding machinemodal analysismeasurement
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由於結構的幾何特性、物理條件與操作狀況都有可能引起系統產生非預期性的效應,這些非預期性的效應會導致材料內應力的大幅變動且使系統產生不穩定。因此,機台結構剛性的良劣乃屬必要且重要的。本研究以半導體晶圓真空壓膜設備為例,應用電腦輔助設計軟體Pro/Engineer、有限元素分析軟體Pro/Mechanica與振形量測分析,探討骨架結構對整機結構剛性之影響,先以模態分析與振形量測之結果驗證建構模型的正確性,最後利用分析產生之振形得知骨架結構剛性較為脆弱之地方,並施以結構補強,探討結構補強後對整機模態與剛性的影響,進而提供設計時結構補強或未來改良設計之參考。
ABSTRACT
Due to a critical combination of physical, geometrical and operating conditions, unstable motion of the system may occur. This is generally the main cause of noise and fatigue that lead to shorter useful life and failure. It is known that vacuum molding machine is assembled by many parts, which implies that there exist many important factors that have to be solved. However, the structural rigidity plays one of the key roles to the dynamics of the machine.
Hence, the objective of this study is to investigate the influence produced by the structure of the frame to the structural rigidity of vacuum lamination machine.
The software Pro/E and Pro/M are first employed to establish the 3D model of the pedestal and the modal analysis. The modal test then is performed to verify the 3D model. The deviations of structural rigidity of machine produced by the change of the structure of pedestal, including the change of geometry of the frame, are analyzed and explored. The result of this study will directly provide useful parameters in the parameter space of the systems for better future designs and safe operations of the equipments.
目錄
中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
謝誌 Ⅲ
目錄 Ⅴ
表目錄 Ⅷ
圖目錄 Ⅹ
第一章 緒論 1
1-1 研究動機與背景 1
1-2 研究目的 2
1-3 文獻回顧 3
1-4 論文架構 5
第二章 有限元素分析介紹與相關理論推導 7
2-1 有限元素法介紹與流程 7
2-2 應用有限元素法之機械系統運動方程式 10
2-3 機械系統之模態分析與結構剛性 14
2-4 模態分析流程 15
第三章 真空壓膜設備之模組簡介與其流程 17
3-1 真空壓膜設備-預貼模組 18
3-2 真空壓膜設備-壓膜模組 20
3-3 真空壓膜設備-整平模組 21
第四章 真空壓膜設備骨架與整機之模態分析與相關設定 24
4-1 真空壓膜設備之模型建構 24
4-2 材料性質與拘束條件設定 27
4-3 骨架基座模態分析 28
4-4 整機模態分析 33
第五章 實驗量測與有限元素分析之比對與探討 37
5-1 實驗量測之衝擊實驗 37
5-1-1 器材介紹-模態衝擊鎚 38
5-1-2 器材介紹-加速規 39
5-1-3 器材介紹-頻譜分析儀 41
5-2 實驗量測之分析軟體-ME-Scope介紹 42
5-2-1 模型建構與量測點選定 43
5-2-2 敲擊訊號匯入 46
5-3 振形探討與比對 47
5-3-1 骨架振形探討與比對 48
5-3-2 整機振形探討與比對 53
第六章 骨架結構之改良設計 58
6-1 骨架上層改良 60
6-2 骨架下層改良 62
6-3 改良設計與結果討論 64
第七章 結論與建議 69
7-1 結論 69
7-2 建議 70
參考文獻 72
表目錄
表3-1 傳統製程與新式製程比較 17
表3-2 預貼模組對應物件 19
表3-3 壓膜模組對應物件 21
表3-4 壓膜模組對應物件 22
表4-1 材料性質 27
表4-2 骨架之自然頻率與振形 30
表4-3 整機之自然頻率與振形 34
表5-1 實驗儀器規格 37
表5-2 模態衝擊鎚對應物件 38
表5-3 骨架基座分析與實測之自然頻率比較 49
表5-4 骨架基座模擬振形與量測振形之比對 52
表5-5 整機分析與實測之自然頻率比較 54
表5-6 整機模擬振形與量測振形之比對 57
表6-1 骨架上層改變角度之結果 61
表6-2 骨架上層改變底長之結果 62
表6-3 骨架上層改變厚度之結果 62
表6-4 骨架下層改變角度之結果 63
表6-5 骨架下層改變底長之結果 64
表6-6 骨架下層改變厚度之結果 64
表6-7 整機模態分析改良前後之結果 65
表6-8 整機模態分析改良前後之提升率 66
圖目錄
圖2-1 有限元素之自由度示意圖 9
圖2-2 有限元素分析流程之三大部分 9
圖2-3 結構模態分析流程圖 16
圖3-1 預貼模組示意圖 18
圖3-2 乾阻膜示意圖 19
圖3-3 壓膜模組示意圖 20
圖3-4 整平模組示意圖 22
圖4-1 骨架基座模型簡化圖 25
圖4-2 預貼模組模型簡化圖 26
圖4-3 壓膜模組模型簡化圖 26
圖4-4 整平模組模型簡化圖 27
圖4-5 整機拘束條件設定 28
圖4-6 骨架基座之有限元素網格化 29
圖4-7 骨架基座第一模態之振形 31
圖4-8 骨架基座第二模態之振形 31
圖4-9 骨架基座第三模態之振形 32
圖4-10 骨架基座第四模態之振形 32
圖4-11 整機之有限元素分析網格化 33
圖4-12 整機第一模態之振形 35
圖4-13 整機第二模態之振形 35
圖4-14 整機第三模態之振形 36
圖4-15 整機第四模態之振形 36
圖5-1 模態衝擊鎚示意圖與其鎚頭 38
圖5-2 蜜蠟、加速規與磁座示意圖 40
圖5-3 佈點範例 41
圖5-4 頻譜分析儀 42
圖5-5 骨架基座之ME-Scope建模圖 44
圖5-6 半導體真空壓膜設備之ME-Scope建模 44
圖5-7 骨架基座之ME-Scope佈點圖 45
圖5-8 半導體真空壓膜設備之ME-Scope佈點圖 46
圖5-9 曲線擬合與形態表操作視窗 47
圖5-10 骨架基座頻率響應函數 48
圖5-11 骨架基座型態表 49
圖5-12 骨架基座實測第一模態之振形 50
圖5-13 骨架基座實測第二模態之振形 50
圖5-14 骨架基座實測第三模態之振形 51
圖5-15 骨架基座實測第四模態之振形 51
圖5-16 整機頻率響應函數圖 53
圖5-17 整機頻率響應函數之虛部圖 53
圖5-18 整機型態表 54
圖5-19 整機實測第一模態之振形 55
圖5-20 整機實測第二模態之振形 55
圖5-21 整機實測第三模態之振形 56
圖5-22 整機實測第四模態之振形 56
圖6-1 填角式改良示意圖 58
圖6-2 貼片式改良示意圖 59
圖6-3 骨架上層與下層示意圖 60
圖6-4 填角式改良參數示意圖 60
圖6-5 骨架上層改良位置說明圖 61
圖6-6 骨架下層改良位置說明圖 63
圖6-7 整機結構改良之模型 66
圖6-8 整機改良後之第一模態振形 67
圖6-9 整機改良後之第二模態振形 67
圖6-10 整機改良後之第三模態振形 68
圖6-11 整機改良後之第四模態振形 68


參考文獻
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