一種芯片焊點(diǎn)的定位方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種芯片焊點(diǎn)的定位方法，包括對(duì)位于設(shè)定位置的芯片和貼片基板進(jìn)行圖像采集，對(duì)采集的圖像進(jìn)行分析處理得出芯片和貼片基板的坐標(biāo)偏移量以及角度偏移量，依據(jù)坐標(biāo)偏移量和角度偏移量對(duì)引線鍵合頭位置進(jìn)行調(diào)整，然后進(jìn)行引線鍵合。上述方法能夠快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)出芯片和貼片基板相對(duì)于設(shè)計(jì)位置的偏移位置和偏移角度，分析得出鍵合焊點(diǎn)的實(shí)際中心坐標(biāo)位置，提高引線鍵合工藝中的焊接質(zhì)量。
【專利說明】一種芯片焊點(diǎn)的定位方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及芯片焊接封裝領(lǐng)域，具體涉及一種芯片焊點(diǎn)的定位方法。

【背景技術(shù)】
[0002]芯片封裝是指將芯片安裝、固定、密封于封裝基板中，并將其上的I/O點(diǎn)用導(dǎo)線連接到封裝外殼引腳上的過程。芯片封裝的主要流程包括硅片測(cè)試和揀選、分片、貼片、引線鍵合、塑料封裝和最終封裝與測(cè)試。其中，貼片過程又叫芯片粘貼，是將芯片固定于封裝基板或引線框架的芯片基板上的處理過程。貼片的方式主要有共晶粘貼法、焊接粘貼法、導(dǎo)電膠粘貼法和玻璃膠粘貼法。
[0003]在貼片過程中產(chǎn)生的貼片誤差主要包括:芯片和基板相對(duì)預(yù)先定義的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)位置的偏差值、芯片和引線框架在制造過程中產(chǎn)生的尺寸誤差以及引線鍵合時(shí)固定引線框架產(chǎn)生的定位誤差，這些誤差都是隨機(jī)誤差，無法通過預(yù)先判斷誤差大小的方式來消除。因此，單純通過加強(qiáng)對(duì)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的控制來提高精度減小誤差已經(jīng)不能滿足芯片封裝的發(fā)展需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種芯片焊點(diǎn)的定位方法，其可有效解決上述問題，為引線鍵合頭提供定位修正參數(shù)，提高弓I線鍵合的精度。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方進(jìn)行實(shí)施:
[0006]一種芯片焊點(diǎn)的定位方法，包括對(duì)位于設(shè)定位置的芯片和貼片基板進(jìn)行圖像采集，對(duì)采集的圖像進(jìn)行分析處理得出芯片和貼片基板的實(shí)際坐標(biāo)位置，將芯片和貼片基板的實(shí)際坐標(biāo)位置與芯片和貼片基板的設(shè)定坐標(biāo)位置進(jìn)行比較得出芯片和貼片基板的坐標(biāo)偏移量以及角度偏移量，依據(jù)坐標(biāo)偏移量和角度偏移量對(duì)引線鍵合頭位置進(jìn)行調(diào)整，然后進(jìn)行引線鍵合。
[0007]具體的方案為:
[0008]對(duì)芯片和貼片基板進(jìn)行圖像采集的具體方法為:通過計(jì)算機(jī)機(jī)器視覺系統(tǒng)采集位于設(shè)定位置的帶有芯片的引線框架貼片基板的圖像，然后提取圖像中的ROI區(qū)域并保存ROI區(qū)域的坐標(biāo)參數(shù)，所述的R1區(qū)域圖像為只包括芯片和貼片基板圖像的局部區(qū)域。
[0009]采集的圖像進(jìn)行分析處理的具體方法為:在ROI區(qū)域中提取芯片和貼片基板的虛擬角點(diǎn)，依據(jù)虛擬角點(diǎn)擬合芯片和貼片基板的最小外接矩形，然后依據(jù)最小外接矩形確定設(shè)定的芯片和貼片基板的實(shí)際坐標(biāo)位置。
[0010]ROI區(qū)域中提取的芯片和貼片基板的虛擬角點(diǎn)分別有四個(gè)，在四個(gè)虛擬角點(diǎn)中任意選取其中三個(gè)點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)虛擬角點(diǎn)組，使用矩形判定準(zhǔn)則對(duì)虛擬角點(diǎn)組判定，誤差最小的組認(rèn)為是芯片/基板的實(shí)際最小外接矩形，再通過對(duì)誤差最小組的第四個(gè)角點(diǎn)求解，得到芯片和基板的最小外接矩形。
[0011]詳細(xì)的操作為:
[0012]一、首先由機(jī)器視覺系統(tǒng)獲取芯片和引線框架貼片基板部位的數(shù)字圖像，通過圖像預(yù)處理模塊提取圖像中芯片和引線框架貼片基板的圖像。確定芯片和貼片基板的ROI區(qū)域時(shí)，應(yīng)將該區(qū)域作為圖像處理的核心區(qū)域，處于ROI區(qū)域之外的圖像都不予考慮。對(duì)芯片和貼片基板的圖像進(jìn)行批量化處理時(shí)，不再重新設(shè)定ROI區(qū)域和函數(shù)參數(shù)并且保證光學(xué)環(huán)境、芯片與引線框架型號(hào)不變的條件。
[0013]二、針對(duì)ROI區(qū)域內(nèi)的芯片和貼片基板圖像，分別提取芯片和貼片基板的虛擬角點(diǎn)。對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理之后，得到的是單邊緣像素的圖像，由于芯片和引線框架基板在制造中存在一定誤差，并且在環(huán)境中受到氧化，得到的邊緣圖像不是規(guī)則的直線段，因此發(fā)明中通過提取邊緣圖像上的特征點(diǎn)，對(duì)特征點(diǎn)進(jìn)行擬合得到邊緣直線方程。對(duì)該區(qū)域處理時(shí)記錄預(yù)處理函數(shù)和虛擬角點(diǎn)提取算法的參數(shù)，對(duì)預(yù)定義的ROI區(qū)域調(diào)用預(yù)先確定參數(shù)的預(yù)處理函數(shù)和虛擬角點(diǎn)提取算法，逐個(gè)提取芯片和引線框架貼片基板的虛擬角點(diǎn)。
[0014]三、計(jì)算出的虛擬角點(diǎn)結(jié)合外接矩形判定準(zhǔn)則擬合芯片和貼片基板的最小外接矩形，并計(jì)算出外接矩形的中心位置和軸向偏角，將外界矩形的中心位置和軸向偏角作為芯片和貼片基板的實(shí)際定位參數(shù)。芯片和貼片基板中心點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)位置是相對(duì)于芯片和貼片基板的設(shè)計(jì)位置經(jīng)過坐標(biāo)平移和旋轉(zhuǎn)變換得到。通過對(duì)基板和芯片幾何中心坐標(biāo)的求解，可以得到芯片和貼片基板的實(shí)際坐標(biāo)位置和偏移角度。
[0015]四、由芯片和貼片基板的實(shí)際坐標(biāo)位置參數(shù)計(jì)算出相對(duì)于設(shè)定坐標(biāo)位置的坐標(biāo)偏移量和轉(zhuǎn)角偏移量，以偏移量作為引線鍵合頭的定位修正參數(shù)，針對(duì)每片芯片對(duì)引線鍵合頭定位進(jìn)行在線修正，提高引線鍵合質(zhì)量。
[0016]由于芯片和基板上存在很多直線段，而這些直線段并不是需要檢測(cè)的芯片和基板邊緣，這給邊緣特征點(diǎn)提取帶來很大的干擾和困難。因此首先在機(jī)器視覺系統(tǒng)采集到的數(shù)字圖像中設(shè)置ROI區(qū)域，直接剔除可能產(chǎn)生干擾的其他線段，針對(duì)ROI區(qū)域內(nèi)的芯片和貼片基板圖像確定提取虛擬角點(diǎn)的相關(guān)函數(shù)參數(shù)。
[0017]在檢測(cè)環(huán)境不變的情況下，對(duì)于同種型號(hào)的芯片和引線框架，按照預(yù)定義的ROI區(qū)域和圖像處理函數(shù)與參數(shù)進(jìn)行批量化處理。對(duì)每幅粘貼在引線框架貼片基板上的芯片和貼片基板的圖像進(jìn)行處理，提取出芯片和貼片基板的虛擬角點(diǎn)。由于芯片和貼片基板的制造誤差以及成像誤差，虛擬角點(diǎn)求解特征區(qū)域的外接矩形時(shí)可能無解，因此采用在四個(gè)虛擬角點(diǎn)中選擇任意三個(gè)虛擬角點(diǎn)構(gòu)造外接矩形的方法對(duì)理想外接矩形進(jìn)行擬合。由任意選取的三個(gè)虛擬角點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)虛擬角點(diǎn)組，使用矩形判定準(zhǔn)則對(duì)虛擬角點(diǎn)組判定，誤差最小的組認(rèn)為是芯片和基板的實(shí)際最小外接矩形，再通過對(duì)最小誤差組的第四個(gè)角點(diǎn)求解，得到芯片和基板的最小外接矩形。
[0018]芯片和貼片基板的中心點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)位置是相對(duì)于設(shè)定坐標(biāo)位置作幾何變換得至IJ。通過計(jì)算最小擬合矩形的中心坐標(biāo)和偏角可以得到芯片和貼片基板的實(shí)際坐標(biāo)參數(shù)和偏移角度。用實(shí)際坐標(biāo)參數(shù)和設(shè)計(jì)坐標(biāo)參數(shù)對(duì)比可以計(jì)算出為芯片和貼片基板的坐標(biāo)偏移量(ΛΧ，Ay)和角度偏移量Λ Θ。
[0019]上述方法能夠快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)出芯片和貼片基板相對(duì)于設(shè)計(jì)位置的偏移位置和偏移角度，分析得出鍵合焊點(diǎn)的實(shí)際中心坐標(biāo)位置，提高引線鍵合工藝中的焊接質(zhì)量，通過人工輔助的方法排除了非相關(guān)區(qū)域中同種特征因素的影響，簡(jiǎn)化特征提取的步驟、縮短分析處理的復(fù)雜度和提高檢測(cè)的效率，也通過人工干預(yù)的方式對(duì)干擾點(diǎn)的篩選，提高了分析檢測(cè)的精確度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為計(jì)算機(jī)機(jī)器視覺系統(tǒng)采集的芯片和引線框架的局部圖像；
[0021]圖2為圖1處理后的示意圖；
[0022]圖3為芯片/貼片基板擬合的最小外接矩形在偏移量坐標(biāo)系上的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說明。應(yīng)當(dāng)理解，以下文字僅僅用以描述本發(fā)明的一種或幾種具體的實(shí)施方式，并不對(duì)本發(fā)明具體請(qǐng)求的保護(hù)范圍進(jìn)行嚴(yán)格限定。
[0024]本發(fā)明的原理如下:建立一套最小擬合矩形標(biāo)定方法對(duì)芯片圖像和引線框架貼片基板圖像標(biāo)定，求出芯片和基板的實(shí)際坐標(biāo)位置相對(duì)于預(yù)先定義的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)位置的偏差值，得到芯片和貼片基板相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)圖像的位置坐標(biāo)和轉(zhuǎn)角誤差，有效的實(shí)現(xiàn)了芯片封裝中的芯片和引線框架焊點(diǎn)精確定位。
[0025]實(shí)施例1
[0026]一種芯片焊點(diǎn)的定位方法，包括下述步驟:
[0027]—、在確定預(yù)處理函數(shù)和虛擬角點(diǎn)函數(shù)參數(shù)的測(cè)定流程階段，通過計(jì)算機(jī)機(jī)器視覺系統(tǒng)采集到的引線鍵合芯片和引線框架貼片基板的圖像，如圖1所示。在采集到的圖像中設(shè)置ROI區(qū)域并保存ROI區(qū)域的坐標(biāo)參數(shù)，設(shè)置的R1區(qū)域只包括芯片和貼片基板的局部圖像，完成ROI區(qū)域圖像預(yù)處理函數(shù)參數(shù)的設(shè)置，消除圖像干擾。
[0028]二、在確定預(yù)處理函數(shù)和虛擬角點(diǎn)函數(shù)參數(shù)的測(cè)定流程階段，針對(duì)預(yù)處理后的ROI區(qū)域圖像分別提取芯片和貼片基板的虛擬角點(diǎn)，并設(shè)置虛擬角點(diǎn)算法的參數(shù)。
[0029]三、在確定預(yù)處理函數(shù)和虛擬角點(diǎn)函數(shù)參數(shù)的測(cè)定流程階段，對(duì)于芯片和貼片基板的虛擬角點(diǎn)，根據(jù)圖像特點(diǎn)采用一個(gè)角是直角的平行四邊形是矩形的矩形判定準(zhǔn)則求取芯片和貼片基板的最小外接矩形，如圖2所示。
[0030]四、在確定預(yù)處理函數(shù)和虛擬角點(diǎn)函數(shù)參數(shù)的測(cè)定流程階段，根據(jù)芯片和貼片基板的最小外接矩形，分別計(jì)算芯片和貼片基板中心的實(shí)際坐標(biāo)參數(shù)和偏轉(zhuǎn)角度。根據(jù)芯片的實(shí)際坐標(biāo)和偏轉(zhuǎn)角度可以分析得出芯片實(shí)際坐標(biāo)位置與設(shè)計(jì)位置的位移偏差和角度偏差；根據(jù)芯片和貼片基板的實(shí)際定位坐標(biāo)和偏轉(zhuǎn)角度可以計(jì)算出芯片和貼片基板實(shí)際坐標(biāo)位置與設(shè)定坐標(biāo)位置之間的位移偏差和角度偏差，如圖3所示。對(duì)偏差進(jìn)行驗(yàn)證，滿足引線鍵合要求后對(duì)預(yù)處理和虛擬角點(diǎn)算法參數(shù)記錄并作為批處理階段的工作參數(shù)。將焊點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)位置視為對(duì)理論位置進(jìn)行平移和旋轉(zhuǎn)復(fù)合二維圖形變換的結(jié)果。依據(jù)芯片和貼片基板的實(shí)際坐標(biāo)位置與設(shè)計(jì)位置的偏差可以計(jì)算出芯片和引線框架定位的坐標(biāo)和角度偏差。該偏差參數(shù)可以作為引線鍵合頭定位在線修正的調(diào)整參數(shù)，通過動(dòng)態(tài)調(diào)整引線鍵合頭的定位可以進(jìn)一步提聞引線鍵合的質(zhì)量。
[0031]五、在芯片和貼片基板的批量檢測(cè)階段，保證光學(xué)環(huán)境和待檢芯片和引線框架型號(hào)不變的條件下，采用在試驗(yàn)階段確定的ROI區(qū)域以及測(cè)試合格的預(yù)處理算法和虛擬角點(diǎn)算法參數(shù)對(duì)芯片和貼片基板圖像進(jìn)行批量化處理，計(jì)算偏移參數(shù)。
[0032]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在獲知本發(fā)明中記載內(nèi)容后，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)其作出若干同等變換和替代，這些同等變換和替代也應(yīng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種芯片焊點(diǎn)的定位方法，包括對(duì)位于設(shè)定位置的芯片和貼片基板進(jìn)行圖像采集，對(duì)采集的圖像進(jìn)行分析處理得出芯片和貼片基板的實(shí)際坐標(biāo)位置，將芯片和貼片基板的實(shí)際坐標(biāo)位置與芯片和貼片基板的設(shè)定坐標(biāo)位置進(jìn)行比較得出芯片和貼片基板的坐標(biāo)偏移量以及角度偏移量，依據(jù)坐標(biāo)偏移量和角度偏移量對(duì)引線鍵合頭位置進(jìn)行調(diào)整，然后進(jìn)行引線鍵合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片焊點(diǎn)的定位方法，其特征在于，對(duì)芯片和貼片基板進(jìn)行圖像采集的具體方法為:通過計(jì)算機(jī)機(jī)器視覺系統(tǒng)采集位于設(shè)定位置的帶有芯片的引線框架的圖像，然后提取圖像中的ROI區(qū)域并保存ROI區(qū)域的坐標(biāo)參數(shù)，所述的R1區(qū)域圖像為只包括芯片和貼片基板圖像的局部區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的芯片焊點(diǎn)的定位方法，其特征在于，采集的圖像進(jìn)行分析處理的具體方法為:在ROI區(qū)域中提取芯片和貼片基板的虛擬角點(diǎn)，依據(jù)虛擬角點(diǎn)擬合芯片和貼片基板的最小外接矩形，然后依據(jù)最小外接矩形確定設(shè)定的芯片和貼片基板的實(shí)際坐標(biāo)位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的芯片焊點(diǎn)的定位方法，其特征在于:R0I區(qū)域中提取的芯片和貼片基板虛擬角點(diǎn)分別有四個(gè)，在四個(gè)虛擬角點(diǎn)中任意選取其中三個(gè)點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)虛擬角點(diǎn)組，使用矩形判定準(zhǔn)則對(duì)虛擬角點(diǎn)組判定，誤差最小的組認(rèn)為是芯片/基板的實(shí)際最小外接矩形，再通過對(duì)誤差最小組的第四個(gè)角點(diǎn)求解，得到芯片和基板的最小外接矩形。
【文檔編號(hào)】H01L21/68GK104392950SQ201410610000
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月3日
【發(fā)明者】方舟, 曹巖, 董皓, 白瑀, 杜江, 趙曉龍 申請(qǐng)人:西安工業(yè)大學(xué)