芯片封装立针微孔加工视觉定位技术研究

毕逸飞,姜歌东,梅雪松,黄旺旺,王高才

(西安交通大学机械工程学院,710049,西安)

随着信息化时代的到来,芯片制造对于国家发展有着重要意义。芯片制造过程包括设计、制造、封装和测试四个阶段。其中,芯片封装是整个制造过程中极为关键的一环,封装质量直接决定了芯片的最终质量和使用寿命[1]。引线键合是封装过程中的主要键合方式,其原理为:使用热、压力和超声波能量将键合引线与金属焊盘紧密焊合,实现芯片间、芯片与封装体间的信号传输。立针作为引线键合的关键工具,其作用是通过对穿过立针微孔的引线实施加压等方式将芯片电极和基板电极键合,而微孔位置和孔径大小超差会导致引线损伤甚至断线[2]。制造立针时,通常需要在面积小于100 μm×100 μm的平面上加工直径为50 μm的微孔,加工精度要求在5 μm以内。因此,对立针打孔位置进行精确定位是保证微孔精度的关键。

通过视觉对工件定位并识别[3-5]近几年逐渐成为工业生产制造中的重要环节。李德龙等提出了一种发光二极管(LED)芯片形状匹配算法[6],采用基于形状模板匹配算法进行工件定位,并基于最大类间方差法(OTSU)二值化算法提出了一种减少搜索面积以加快匹配速度的方法。该方法具有定位精度高、对噪声不敏感等优点,但是当模板图像与目标形状不完全一致时,匹配成功率下降,且匹配精度下降。近些年来,机器学习方法常被用于目标识别定位[7-8]。Wang等提出了一种多目标工件检测定位方法,首先对工件和背景进行分割,然后提出了加速鲁棒特征(SURF)和视觉词袋模型结合支持向量机的方法对工件进行识别从而定位工件[9]。……