HZHDFC封装设备视觉定位系统设计与实现

封装设备是IC封装产业的核心，其性能直接影响着IC封装的加工质量和生产效率。机器视觉技术是确保封装设备具有高精度、高效率的关键技术之一。目前国内机器视觉技术在视觉处理精度、检测速度和稳定性等方面的研究较国外还有一定距离，研究机器视觉检测技术对提高国内设备工艺精度和生产水平具有重要的意义。本文以课题组自主研发的HZHDFC(华中高密度倒装键合)设备为研究平台，对视觉定位系统进行了研究。针对HZHDFC封装设备贴装芯片引脚多、IO密集、凸点间距小等特点，设计了一套相机粗测定位与精测定位结合的视觉定位系统。相机粗测定位采用一套能在芯片转移过程中完成芯片纠姿的飞行视觉系统，为芯片和基板快速定位精测区域，精测定位在其基础上利用高分辨率精测相机对芯片和基板进行进一步的视觉定位，该视觉系统应用于HZHDFC封装设备实现了芯片和基板的快速、精确定位。提出一种基于Harris角点检测的图像定位算法，该算法利用二维扫描线进行封闭域自动填充，改善了初始的图像质量，通过图像缩放快速跟踪定位角点，确定直线提取区域，在此区域Hough变换精确计算出角点的位置信息，实现了对只能看到部分特征且图像质量不高的被测对象快速、精确定位。离线实验测试表明该算法相比于图像几何特征匹配算法具有更高的鲁棒性，图像定位精度可达±5μm。完成了HZHDFC封装设备的软件系统需求分析，软件系统总体设计（包括多线程规划、模块动作流程规划、重要函数接口封装、友好用户界面设计等）。将本文所设计的视觉定位系统应用于HZHDFC封装设备，该设备可以按照其功能设计需求实现整机的自动加工，验证了本文设计的视觉定位系统的可靠性。完成了该设备的贴装精度测试，测试结果表明本视觉定位系统可使设备达到±50μm的贴装精度。