粘接剂、底部填充胶等高黏性胶体材料的准确、微量、快速分配是微电子封装领域发展中必不可少的技术手段。随着集成电路的快速发展,在工业中胶体粘度需求越来越高,需要分配的胶滴体积越来越小,甚至达到微纳升级别。微电子封装对胶体分配过程中的分配速度、准确度和精度提出了更高的要求。工业点胶通常采用开环控制方式,存在分配精度低,抗干扰能力差,分配胶体变化时需重新人工校准分配参数等问题,难以完成不同期望体积的快速分配以及对不同尺寸、封装类型芯片的贴装任务,制约了微电子封装领域胶体分配向微量精确、体积可控、快速分配作业的发展进程。因此,非常有必要对胶体分配过程进行研究,实现分配过程参数自调整和体积精确控制。本文针对高黏性胶体材料难以准确微量分配的难题,结合国内外微喷领域的最新研究,发现对于高黏性胶体材料,压电驱动撞针式微喷在准确微量快速分配等方面有着明显的优势。因此,本文开展了压电式胶体微喷控制方法的研究,并设计研制了面向高黏性胶体微量分配的压电驱动撞针式微喷阀。该微喷阀采用压电致动器为驱动元件,具有输出精度高、响应快、易受电压控制等特点。但压电驱动的迟滞非线性特点严重影响了输出准确度。因此,本文以压电式撞针喷射阀为研究对象,以提高压电振动精度和微喷体积准确度为研究目的,针对微喷机构开展改善压电迟滞特性,提高系统自适应控制能力的双闭环控制研究工作。针对微喷阀机构中压电致动器菱形放大机构系统的迟滞性,本文采用了基于神经网络模糊自整定分数阶PI’Dμ的控制方案实现对撞针振幅的精确动态控制:其中,分数阶PIFDμ的控制方法可以有效改善压电致动器等非线性被控对象的迟滞特性,在此基础上将分数阶控制器与模糊控制相结合,可以实现分数阶控制器参数的自整定,进而实时动态地控制压电致动器位移。由于不需要被控对象的数学模型,大大减少了计算量,通过MATLAB中Adaptive Network-based Fuzzy Inference Svstem(ANFIS)模块,将神经网络与模糊控制相结合,经过一定量数据的实验,利用ANFIS工具中神经网络对数据进行训练学习,优化模糊控制规则,生成隶属函数图。下一步,构建内环精确控制撞针振幅、外环实时检测并控制微喷体积的双闭环智能自适应控制方法。研制包含电路控制,气路控制,三轴运动、温度控制和反馈检测五部分构成的实验平台。其中电路部分由工控机上位机界而控制信号发生板产生电压信号,经功率放大器放大作用于微喷阀。气路部分由气泵产生气压,经过滤组件过滤和电气比例阀调压作用于储胶桶。三轴运动部分通过运动控制卡控制三轴联动实现定点点胶;温度控制部分通过PID温度控制器控制喷嘴部分胶体保持恒温环境;检测部分分为测微仪撞针位移检测和天平质量检测。测微仪检测撞针位移数据,天平检测胶滴质量反馈给上位机处理,处理后产生新的控制电压作用于微喷阀精确控制撞针位移和胶滴体积形成闭环控制来实现微量高黏性胶滴的精确快速分配操作。此外运用VC++6.0建立Microsoft Foundation Classes(MFC)上位机界面,实时读取反馈数据,进行相应模糊分数阶PIλDμ的运算并输出控制信号,并且在上位机人机交互界面中,可以设置分数阶PλDμ各个参数的初始值。最后,结合微喷控制系统和微喷阀装置进行实验分析。首先,通过内环撞针振幅进行位移跟随性实验,通过三角波信号验证模糊分数阶PPλDμ的跟随性;其次,对压电撞针方波信号,在整数阶,分数阶和模糊分数阶条件下设置相同的PID参数,分别获取系统控制下的实时位移以及稳定后方波信号下的位移,并从进入稳定的时间、稳态偏差以及方波位移跟随性这几个方面进行比较。最后结合外环体积检测系统,进行整数阶,分数阶以及模糊分数阶条件下体积的检测。实验证明,在模糊分数阶PIλdμ控制下的压电式撞针阀可以有效控制撞针位移行程,提高输出位移对于方波信号的跟随性以及胶滴体积的控制精度。其中,模糊分数阶PpλDμ控制下的压电式喷射阀位移行程稳定后偏差维持在0.4%以内,稳定后的胶滴体积偏差维持在2.86%以下,降低了压电致动器菱形放大机构的迟滞性,提高了系统的稳定性,能够实现分配过程中参数的自调整和微喷体积精确控制。