基于视觉检测的芯片封装平台位置算法研究

【摘要】微电子产业作为经济时代的基础产业,它在国民经济、国防建设以及现代信息化社会中起着极其重要的战略意义。它包括设计、制造和封装三个独立的产业。其中,微电子元器件的封装随着微电子产业的发展也变得越来越重要。引线键合作为芯片封装中最常用的一种技术,随着芯片封装技术朝着高集成化、高性能化、多引线化和细间距化的方向发展,引线键合技术的键合精度要求也越来越高。引线键合工艺过程中的每个步骤都涉及到定位问题,因此视觉系统已成为影响芯片封装精度的重要因素之一。本文利用机器视觉技术与数字图像处理技术来实现芯片封装的图像识别定位系统。本文主要研究内容有：1)对芯片封装视觉定位系统做了比较全面的研究。根据芯片引线键合批量化生产的特点,研究测试软件运行的两种模式,分别为实验模式和测试模式。在实验模式中,对芯片图像特征采用软件智能识别和人工辅助定义相配合的方法来实现芯片特征区域和类型的快速定义,形成与特定类型芯片相对应的特征信息文件和算法配置文件。在进行批量化生产时运行测试模式,根据实验模式中建立的芯片特征和算法文件来进行焊点和引线框架的快速定位。这种方法在批处理运行时简化了算法的复杂度,提高了芯片焊点和引线框架的位置检测效率和引线键合质量。2)针对芯片(die)图像的特点,本文采用了最小外接矩形拟合法求解芯片各个焊点的实际位置,实时校正在芯片引线键合工艺中由于贴片和装夹产生的位置误差。通过构建焊点虚拟角点列表求得了焊点的最小外接矩形,从而得到了焊点的实际坐标位置,并将实际坐标位置相对于初始的理想坐标位置的偏移量和偏移角度反馈给键合头修正系统,达到了精确键合,提高了芯片焊接的精确度。3)针对引线框架的图像特征,通过对引线框架引脚的边缘直线和引脚焊点外接圆之间的函数关系进行分析,建立了一个数学模型,其中目标函数是求焊点外接圆的圆心位置,约束条件是圆心到两条引脚的距离相等,并且焊点的半径小于圆心到引脚的距离。经过实验验证,该算法能对引线框架焊点位置实现校正。综上所述,本论文对芯片封装视觉定位技术进行了深入研究,对所提出算法均进行了实验验证。实验结果表明本文提出的算法具有良好的效果、较高的检测精度和识别率。本文中所取得的研究成果对于提高计算机视觉检测技术水平,推动计算机视觉在芯片封装中的应用具有一定的理论意义和实用价值。
【作者】王娟；
【导师】刘波；
【作者基本信息】西安工业大学，机械设计及理论，2014，硕士
【关键词】芯片封装；视觉定位；引线键合；智能识别；

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