一种芯片焊点的定位方法
【专利摘要】本发明公开了一种芯片焊点的定位方法，包括对位于设定位置的芯片和贴片基板进行图像采集，对采集的图像进行分析处理得出芯片和贴片基板的坐标偏移量以及角度偏移量，依据坐标偏移量和角度偏移量对引线键合头位置进行调整，然后进行引线键合。上述方法能够快速、准确的检测出芯片和贴片基板相对于设计位置的偏移位置和偏移角度，分析得出键合焊点的实际中心坐标位置，提高引线键合工艺中的焊接质量。
【专利说明】一种芯片焊点的定位方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及芯片焊接封装领域，具体涉及一种芯片焊点的定位方法。
【背景技术】
[0002]芯片封装是指将芯片安装、固定、密封于封装基板中，并将其上的I/O点用导线连接到封装外壳引脚上的过程。芯片封装的主要流程包括硅片测试和拣选、分片、贴片、引线键合、塑料封装和最终封装与测试。其中，贴片过程又叫芯片粘贴，是将芯片固定于封装基板或引线框架的芯片基板上的处理过程。贴片的方式主要有共晶粘贴法、焊接粘贴法、导电胶粘贴法和玻璃胶粘贴法。
[0003]在贴片过程中产生的贴片误差主要包括:芯片和基板相对预先定义的标准坐标位置的偏差值、芯片和引线框架在制造过程中产生的尺寸误差以及引线键合时固定引线框架产生的定位误差，这些误差都是随机误差，无法通过预先判断误差大小的方式来消除。因此，单纯通过加强对运动平台的控制来提高精度减小误差已经不能满足芯片封装的发展需求。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种芯片焊点的定位方法，其可有效解决上述问题，为引线键合头提供定位修正参数，提高弓I线键合的精度。
[0005]为实现上述目的，本发明采用如下技术方进行实施:
[0006]一种芯片焊点的定位方法，包括对位于设定位置的芯片和贴片基板进行图像采集，对采集的图像进行分析处理得出芯片和贴片基板的实际坐标位置，将芯片和贴片基板的实际坐标位置与芯片和贴片基板的设定坐标位置进行比较得出芯片和贴片基板的坐标偏移量以及角度偏移量，依据坐标偏移量和角度偏移量对引线键合头位置进行调整，然后进行引线键合。
[0007]具体的方案为:
[0008]对芯片和贴片基板进行图像采集的具体方法为:通过计算机机器视觉系统采集位于设定位置的带有芯片的引线框架贴片基板的图像，然后提取图像中的ROI区域并保存ROI区域的坐标参数，所述的R1区域图像为只包括芯片和贴片基板图像的局部区域。
[0009]采集的图像进行分析处理的具体方法为:在ROI区域中提取芯片和贴片基板的虚拟角点，依据虚拟角点拟合芯片和贴片基板的最小外接矩形，然后依据最小外接矩形确定设定的芯片和贴片基板的实际坐标位置。
[0010]ROI区域中提取的芯片和贴片基板的虚拟角点分别有四个，在四个虚拟角点中任意选取其中三个点构成一个虚拟角点组，使用矩形判定准则对虚拟角点组判定，误差最小的组认为是芯片/基板的实际最小外接矩形，再通过对误差最小组的第四个角点求解，得到芯片和基板的最小外接矩形。
[0011]详细的操作为:
[0012]一、首先由机器视觉系统获取芯片和引线框架贴片基板部位的数字图像，通过图像预处理模块提取图像中芯片和引线框架贴片基板的图像。确定芯片和贴片基板的ROI区域时，应将该区域作为图像处理的核心区域，处于ROI区域之外的图像都不予考虑。对芯片和贴片基板的图像进行批量化处理时，不再重新设定ROI区域和函数参数并且保证光学环境、芯片与引线框架型号不变的条件。
[0013]二、针对ROI区域内的芯片和贴片基板图像，分别提取芯片和贴片基板的虚拟角点。对图像进行预处理之后，得到的是单边缘像素的图像，由于芯片和引线框架基板在制造中存在一定误差，并且在环境中受到氧化，得到的边缘图像不是规则的直线段，因此发明中通过提取边缘图像上的特征点，对特征点进行拟合得到边缘直线方程。对该区域处理时记录预处理函数和虚拟角点提取算法的参数，对预定义的ROI区域调用预先确定参数的预处理函数和虚拟角点提取算法，逐个提取芯片和引线框架贴片基板的虚拟角点。
[0014]三、计算出的虚拟角点结合外接矩形判定准则拟合芯片和贴片基板的最小外接矩形，并计算出外接矩形的中心位置和轴向偏角，将外界矩形的中心位置和轴向偏角作为芯片和贴片基板的实际定位参数。芯片和贴片基板中心点的实际坐标位置是相对于芯片和贴片基板的设计位置经过坐标平移和旋转变换得到。通过对基板和芯片几何中心坐标的求解，可以得到芯片和贴片基板的实际坐标位置和偏移角度。
[0015]四、由芯片和贴片基板的实际坐标位置参数计算出相对于设定坐标位置的坐标偏移量和转角偏移量，以偏移量作为引线键合头的定位修正参数，针对每片芯片对引线键合头定位进行在线修正，提高引线键合质量。
[0016]由于芯片和基板上存在很多直线段，而这些直线段并不是需要检测的芯片和基板边缘，这给边缘特征点提取带来很大的干扰和困难。因此首先在机器视觉系统采集到的数字图像中设置ROI区域，直接剔除可能产生干扰的其他线段，针对ROI区域内的芯片和贴片基板图像确定提取虚拟角点的相关函数参数。
[0017]在检测环境不变的情况下，对于同种型号的芯片和引线框架，按照预定义的ROI区域和图像处理函数与参数进行批量化处理。对每幅粘贴在引线框架贴片基板上的芯片和贴片基板的图像进行处理，提取出芯片和贴片基板的虚拟角点。由于芯片和贴片基板的制造误差以及成像误差，虚拟角点求解特征区域的外接矩形时可能无解，因此采用在四个虚拟角点中选择任意三个虚拟角点构造外接矩形的方法对理想外接矩形进行拟合。由任意选取的三个虚拟角点构成一个虚拟角点组，使用矩形判定准则对虚拟角点组判定，误差最小的组认为是芯片和基板的实际最小外接矩形，再通过对最小误差组的第四个角点求解，得到芯片和基板的最小外接矩形。
[0018]芯片和贴片基板的中心点的实际坐标位置是相对于设定坐标位置作几何变换得至IJ。通过计算最小拟合矩形的中心坐标和偏角可以得到芯片和贴片基板的实际坐标参数和偏移角度。用实际坐标参数和设计坐标参数对比可以计算出为芯片和贴片基板的坐标偏移量(ΛΧ，Ay)和角度偏移量Λ Θ。
[0019]上述方法能够快速、准确的检测出芯片和贴片基板相对于设计位置的偏移位置和偏移角度，分析得出键合焊点的实际中心坐标位置，提高引线键合工艺中的焊接质量，通过人工辅助的方法排除了非相关区域中同种特征因素的影响，简化特征提取的步骤、缩短分析处理的复杂度和提高检测的效率，也通过人工干预的方式对干扰点的筛选，提高了分析检测的精确度。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为计算机机器视觉系统采集的芯片和引线框架的局部图像；
[0021]图2为图1处理后的示意图；
[0022]图3为芯片/贴片基板拟合的最小外接矩形在偏移量坐标系上的示意图。
【具体实施方式】
[0023]为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。
[0024]本发明的原理如下:建立一套最小拟合矩形标定方法对芯片图像和引线框架贴片基板图像标定，求出芯片和基板的实际坐标位置相对于预先定义的标准坐标位置的偏差值，得到芯片和贴片基板相对于标准图像的位置坐标和转角误差，有效的实现了芯片封装中的芯片和引线框架焊点精确定位。
[0025]实施例1
[0026]一种芯片焊点的定位方法，包括下述步骤:
[0027]—、在确定预处理函数和虚拟角点函数参数的测定流程阶段，通过计算机机器视觉系统采集到的引线键合芯片和引线框架贴片基板的图像，如图1所示。在采集到的图像中设置ROI区域并保存ROI区域的坐标参数，设置的R1区域只包括芯片和贴片基板的局部图像，完成ROI区域图像预处理函数参数的设置，消除图像干扰。
[0028]二、在确定预处理函数和虚拟角点函数参数的测定流程阶段，针对预处理后的ROI区域图像分别提取芯片和贴片基板的虚拟角点，并设置虚拟角点算法的参数。
[0029]三、在确定预处理函数和虚拟角点函数参数的测定流程阶段，对于芯片和贴片基板的虚拟角点，根据图像特点采用一个角是直角的平行四边形是矩形的矩形判定准则求取芯片和贴片基板的最小外接矩形，如图2所示。
[0030]四、在确定预处理函数和虚拟角点函数参数的测定流程阶段，根据芯片和贴片基板的最小外接矩形，分别计算芯片和贴片基板中心的实际坐标参数和偏转角度。根据芯片的实际坐标和偏转角度可以分析得出芯片实际坐标位置与设计位置的位移偏差和角度偏差；根据芯片和贴片基板的实际定位坐标和偏转角度可以计算出芯片和贴片基板实际坐标位置与设定坐标位置之间的位移偏差和角度偏差，如图3所示。对偏差进行验证，满足引线键合要求后对预处理和虚拟角点算法参数记录并作为批处理阶段的工作参数。将焊点的实际坐标位置视为对理论位置进行平移和旋转复合二维图形变换的结果。依据芯片和贴片基板的实际坐标位置与设计位置的偏差可以计算出芯片和引线框架定位的坐标和角度偏差。该偏差参数可以作为引线键合头定位在线修正的调整参数，通过动态调整引线键合头的定位可以进一步提闻引线键合的质量。
[0031]五、在芯片和贴片基板的批量检测阶段，保证光学环境和待检芯片和引线框架型号不变的条件下，采用在试验阶段确定的ROI区域以及测试合格的预处理算法和虚拟角点算法参数对芯片和贴片基板图像进行批量化处理，计算偏移参数。
[0032]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在获知本发明中记载内容后，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对其作出若干同等变换和替代，这些同等变换和替代也应视为属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种芯片焊点的定位方法，包括对位于设定位置的芯片和贴片基板进行图像采集，对采集的图像进行分析处理得出芯片和贴片基板的实际坐标位置，将芯片和贴片基板的实际坐标位置与芯片和贴片基板的设定坐标位置进行比较得出芯片和贴片基板的坐标偏移量以及角度偏移量，依据坐标偏移量和角度偏移量对引线键合头位置进行调整，然后进行引线键合。
2.根据权利要求1所述的芯片焊点的定位方法，其特征在于，对芯片和贴片基板进行图像采集的具体方法为:通过计算机机器视觉系统采集位于设定位置的带有芯片的引线框架的图像，然后提取图像中的ROI区域并保存ROI区域的坐标参数，所述的R1区域图像为只包括芯片和贴片基板图像的局部区域。
3.根据权利要求1或2所述的芯片焊点的定位方法，其特征在于，采集的图像进行分析处理的具体方法为:在ROI区域中提取芯片和贴片基板的虚拟角点，依据虚拟角点拟合芯片和贴片基板的最小外接矩形，然后依据最小外接矩形确定设定的芯片和贴片基板的实际坐标位置。
4.根据权利要求3所述的芯片焊点的定位方法，其特征在于:R0I区域中提取的芯片和贴片基板虚拟角点分别有四个，在四个虚拟角点中任意选取其中三个点构成一个虚拟角点组，使用矩形判定准则对虚拟角点组判定，误差最小的组认为是芯片/基板的实际最小外接矩形，再通过对误差最小组的第四个角点求解，得到芯片和基板的最小外接矩形。
【文档编号】H01L21/68GK104392950SQ201410610000
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月3日 优先权日:2014年11月3日
【发明者】方舟, 曹岩, 董皓, 白瑀, 杜江, 赵晓龙 申请人:西安工业大学