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面阵列芯片封装设备中的视觉定位技术

王立成  
【摘要】:微电子技术的不断发展,要求集成电路芯片具有更多的I/O数、更小尺寸和更高的性能,面阵列芯片封装技术(BGA、Flip Chip等)很好地满足了这些要求。但面阵列芯片同时对封装设备也提出了更高的要求,视觉定位技术就是封装设备中一项关键的单元技术。本文针对视觉定位技术中所涉及的体系结构、硬件设计、软件算法等方面进行了系统的研究。 首先,论文提出了一种视觉定位系统的体系结构,分析了系统中的各个功能模块,并对其硬件特点与选用原则进行了研究。接着集中对视觉定位系统中的光学系统进行了研究,涉及LED同轴光照明系统的采用,以及基于动态摄像法来获取芯片和基板图像方法的改进。 论文对面阵列芯片的工艺及特点做了简要分析,并在此基础上,归纳出基于芯片表面球形引脚和基于定位基准标志的两种定位方法。通过分析与比较,确定采用基于定位基准标志的定位方法具有更高的精度和速度。另外,论文中还对几种常用的定位基准标志进行了重点分析,给出了典型标志的特性和定位方法,经过实验与分析,确定圆标志作为面阵列封装中的定位基准标志。 论文对圆标志的亚像素定位算法进行了系统研究。首先对实际采集的定位标志图像进行预处理,包括图像滤波、阈值分割和边缘检测,给出了实验结果和分析。为了实现圆的亚像素定位,在像素级边缘提取的基础上,讨论了亚像素边缘检测算法:插值法、拟合法和空间矩方法。然后通过对几种圆标志定位算法进行比较研究,最终给出了基于空间矩亚像素边缘提取和最小二乘拟合计算圆的位置的算法流程,并给出了实验结果,结果表明该算法可以满足面阵列封装芯片所要求的精度。 在论文中,还开发了一套图像处理和分析的软件,实现了文中提到的部分图像处理和分析算法。


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