全自动粘片机的结构及视觉系统研究（可编辑）.doc

全自动粘片机的结构及视觉系统研究 大连理工大学硕士学位论文全自动粘片机的结构及视觉系统的研究姓名:潘宝刚申请学位级别:硕士专业:控制工程指导教师:江崇礼20091201大连理大学专业学位硕士学位论文要摘全自动粘片机属于芯片生产中的后道工序的设备,对我国半导体封装产业的发展有着至关重要的意义本文主要介绍了粘片机的结构和视觉系统:、结构设计的研究粘片机机构的设计,直接影响粘片机性能和特性,本文研究了粘片机主要机械结构的设计,包括进片机构、抓取焊接机构、晶片台等,总结出各个结构设计的优劣及对生产产品质量的影响、视觉系统的研究视觉系统决定了晶片的检测和定位精度本文介绍了基于机器视觉的全自动粘片机的芯片视觉检测系统的工作原理和设计结构,阐述了视觉系统的软件和硬件设计过程,以及用于晶片检测定位的图像处理算法利用图像处理、模式识别技术,采用固定阈值分割、图像投影、像素统计、区域生长、边界坐标点提取、模板匹配等方法,完成了待检测芯片的定位与缺陷的检测实现了贴装过程中芯片识别检测功能关键词:粘片机;结构;视觉检测大连理工大学专业学位硕士学位论文. ..、 .’, ,, , ,. .、,刃始 ? .,.. ., , , , ..:;;...大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。

尽我所知,除文中已经注明引用内容和致谢的地方外,本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果,也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意若有不实之处,本人愿意承担相关法律责任学位论文题目:笙百塑拦墨抑勘绑锄菇孑碰曲研疹作者签名:童窒因:日期:.竺年?上月一日大连理工大学专业学位硕士学位论文大连理工大学学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定,在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于大连理工大学,允许论文被查阅和借阅学校有权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、宿印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文笙瓦动粒片耙角鳓嘲话孙勘司穷学位论文题目:作者签名: 盛壅坦 日期:型 年?月日、 力 , .导师签名: ∑竺壑也 日期:』皇 年』月?日大连理工大学专业学位硕士学位论文绪 论.研究背景和意义装备制造业是国家工业的核心与命脉是一个国家综合国力的体现近年来我国在电子信息产业上发展迅速,但相应的在电子装备制造业上却长期停滞不前,这严重了制约了我国在电子信息产业方面的发展。

目前,中国已经成为世界上最重要的集成电路市场之一,并且发展潜力巨大据统计在年中国用于购买电子装备的资金将达到亿元与此同时,中国的电子装备产业比较落后,生产能力低下一些关键设备在国内需求十分旺盛,但不得不从国外进口这既浪费了资金,限制了我国电子装备的技术创新,又在技术上受制于人,对我过电子信息产业的发展极其不利电子信息产业的发展,离不开半导体技术的进步当前正处于新技术革命的时代,各种技术都在突飞猛进的发展,半导体技术作为最具代表性的新兴技术影响力最大它已经渗透到当今社会的各个角落,无论在生产还是生活中都与人类息息相关半导体封装测试是半导体产业的重要组成部分对于资本密集、技术密集、高附加值的半导体产业,也是欧、美、日等发达国家赖一生存的产业之一近年,一些国际大公司纷纷在中国投资资本密集型的半导体封装测试行业其销售额已经占我国半导体产业的%左右,已经成为我国封装测试产业的主力从年开始美国、日本等厂商把封装测试产业向中国转移到年,中国的半导体年封装产能已经提高到了亿其中国有企业仅亿,仅占总额的%份额封装测试业的从业厂家也由最开始的如上海先进、贝岭、华虹、首钢等国有厂商为主体的状况,众多国际大型厂商加入。

半导体生产过程中分为前道和后道两个工序,前道是通过对芯片的扩散、快速热处理和硅片处理等工艺过程,在一片晶圆上生产出很多小型晶片后道工序包括芯片质量检测和封装等过程,在这一过程中将晶片研磨到合适厚度,并用划片机将晶圆整齐的切割成晶粒,然后再通过粘片机从晶圆上依次拾取晶粒,粘贴到引线框架上,并在引线上加以固定,如图.最后通过封胶、剪切、成型等工序,完成对半导体生产的后道工序仝白动枯片机的结构及视觉系统的研究图引线框架半导体自道工序主要使用的的设备包括 快速热处理装备、扩散炉、清洗机、匀胶显影装备等;后道工序主要使用的设备包括 材料制各装备、净化装备、检测装备和试验装备等半导体制造前道工序在一片晶圆上制造了很多个晶片,这些晶片排列在晶圆上进行切割,然后将切割好的晶片装到相应的引线框架上,再利用超细的金属导线或者导电性树脂将晶片连接到基板的相应引脚,并构成所要求的电路;然后再对独立的晶片用塑料外壳加以封装保护其中把晶片从晶圊上取出并装到相应的引线框架上的工序非常重要,所使用的设备就是粘片机粘片机是半导体封装中的关键设备相对于集成电路制造业,我国的集成电路装备制造业从各个方面包括投资强度、生产规模、研发队伍水平以及可用人才培养等方面都和世界先进国家的技术水平存在着较大差距,尚未形成完整的产业链和可以支撑自身可持续发展的产业规模。

由行业特点决定的,从业人员都需要在工作中进行时间的经验积累和培训,而我国的封状测试企业仍然处于起步阶段,仍处于相关专业人才短缺的情况就我国目前的水平来看,我们必须提高集成电路制造业整体发展水平,国家也大力提倡这类企业的发展,但由于我国现阶段工业水平发展尚未达到国际先进行列,因此我们应该加强这类人材的培养及研发队伍的建设半导体工业作为计算机、通信、工业控制、机电一体化、能源、交通、轻工、冶金乃至家用电器等众多经济领域的支柱产业,其市场需求及生产需求持续增长,至年总需求将达亿块随着现代半导体器件向微型化、集成化和高可靠性方向发展以及日益激烈的市场竞争,半导体产品的生产与制造设备正朝着高速、高精度、智能化、柔性制造系统、多功能等全自动化方向发展大连理工大学专业学位硕士学位论文半导体生产通常分为前后两道工序,前工序指芯片扩散、快速热处理、硅片处理等过程;后工序指芯片质量检测,封装等过程而每一过程都涉及到精密的特殊工具和设备近年来经大规模的调整和发展,我国已有英寸.微米生产线及英寸.微米生产线,具备微米、英寸水平以下的前工序主要设备配套能力,但在后道工序的关键设备的研制方面尚处起步阶段九目前国家和省政府己将其作为重点科技攻关领域。

将在国内现有的技术、人才队伍的基础上,对产业发展给予专项产业政策扶持国际资金和技术向中国的转移、国内巨大市场的需求、政府的扶持,无疑会给本土的相关企业提供更好的发展机会国内外研究现状粘片机主要由进片机构、搬送机构、供锡整形机构、晶片台、拾取粘接机构、下料机构、突上项出机构等精密结构部件组成通过视觉识别系统对芯片进行检测和筛选,并把检测结果反馈到控制系统中,通过控制系统,调节、控制各个机构进行协调运动同时大量应用传感器等电子元件,使设备的信号反馈、安全预警、及时补偿等功能逐渐增加,逐渐形成了目前的高速、高精密、稳定的全自动粘片机随着当今社会科学技术的巨大进步,包括计算机技术、控制技术、视觉识别技术的发展给全自动粘片机的发展提供了前所未有的发展机会与此同时,由于所要进行封装的芯片的种类不断增加这就对粘片机的通用性上提出了更高的要求在设备的生产上,目前先进的封装设备基本上被国外大公司所垄断,,如瑞士的、,日本的、、,香港的、韩国的等国外最先进的芯片粘片机运行速度己达到次/’时,定位精度为微米级而我国进入这类行业的企业仅是少数,且生产的设备的精密度和高速度等均未达到国际水平随着各种机构组件的长足发展,国际上的大型公司积极采用先进的运动和控制结构。

并且对影响粘片机性能的不稳定因素也在进行积极的研究主要的设备生产企业都在研制更加可靠、实用的、通用性更强的机械结构随着电子和光学技术和工艺的发展,对于硬件的选择也有了越来越大的余地在软件方面也在积极进行研究过程中如图.,为瑞士的生产的全自动粘片机全自动牯片机的结构及视觉系统的研究图 瑞士的全自动枯片机 由于前些年国内受计划经济体制的限制,国内半导体设备的研发一直处于落后的位置,这方面的研究长期停滞不前同时,国际上在半导体设备的生产中,随着器件封装尺寸的进一步小型化、微型化,芯片的厚度也越来越薄,对芯片的的处理提出了越来越高的要求对全自动粘片机的性能也提出了更高的要求作为半导体芯片封装中的关键设备之一,全自动粘片机的重要作用不言而喻研制出我国自己的高速、高精度的全自动牯片机是摆在我国相关研究机构和生产单位的重要课题目前得到国内相关的研究机构和生产厂家的重视,国家对枯片机的研发进行了更深的探索和研究如广东工业大学在拾放片装置方面先后提出了两种解决方案:利用斜面四连杆机构实现拾放片功能,尽量缩短抬放片距离,提高速度;后来又提出了运用并联机构实现拾放片功能,具有刚度太、定位精度和运动精度高、质量轻等特点。

就目前而言,我国在该设各的研发方面仍处于起步阶段随着半导体器件及集成电路工艺制造技术的飞速发展,集成电路将会变得越来越小,越来越精,其内部结构也越来越复杂,加工要求也越来越高但对于我们国家的现状来说,应该大力支持该类机构大连理工大学专业学位硕士学位论文与企业的研究与发展这样才能提高其在国际的竞争位置,摆脱照搬照做的模式进一步提高设备的性能也具有重要意义【本课题研究的主要内容本文主要对全自动粘片机的各个部分的机械结构及视觉识别系统进行了研究,以参与的.粘片机为基础,粘片机的机械结构设计和视觉系统的研究进行优化总结,并结合国外的设计,对各个部分单元做进一步的研究内容如下:第一、介绍了对全自动粘片机研究的意义、目前国内外对全自动粘片机的研究情况、本课题研究的主要内容第二、总体上介绍了全自动粘片机运行方式着重介绍了粘片机的机械部分,就包括进片机构、搬送机构、供锡整形机构、平台、抓拾取粘接机构、下料机构、突上顶出机构等部分结合国内外其他粘片机结构分析,总结各个结构设计的优劣及对生产产品质量的影响第三、对现有视觉系统的硬件进行了研究,分析各种型号的优缺点,对本系统的适应性,总结各种硬件的选型和各个部分对图像识别的影响。

第四、通过对图像识别系统的原理、特点和执行过程的研究讨论,结合生产中实际遇到的问题,得出最佳的图像识别和检测方法,完成了芯片的定位与芯片的检测第五、对全文进行了总结,给出了主要的研究成果,得出的主要结论等全自动粘片机的结构及视觉系统的研究粘片机整体结构设计.全自动粘片机机构运行介绍全自动粘片机是融合了机械、光学、电子控制等多门学科为一体的复杂的自动化设备是依靠多种学科知识综合运用的产品它主要包括了:机械、系统控制、视觉检测等方面的应用机械部分主要由进片机构、过片机构、供锡整形机构、晶片台、抓拾取粘接机构、下料机构、突上顶出机构等部件组成,通过电机、汽缸等元件的驱动,使设备完成各个部分的功能。