一種引線框架焊點的定位方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種引線框架焊點的定位方法，包括對位于設(shè)定位置的引線框架上管腳焊接區(qū)域進(jìn)行圖像采集，對采集的圖像進(jìn)行分析處理得出引線框架上管腳焊接點實際位置，將管腳焊接點實際位置與引線框架上管腳焊接點設(shè)計位置進(jìn)行比較得出引線框架上管腳焊接點的偏移量，依據(jù)偏移量對引線鍵合頭位置進(jìn)行調(diào)整，然后進(jìn)行引線鍵合。上述方法能快速、準(zhǔn)確的檢測出引線框架管腳焊點相對于設(shè)計位置的偏移位置，計算出鍵合焊點的實際中心坐標(biāo)位置，提高引線鍵合工藝中的焊接質(zhì)量，簡化特征提取的步驟、縮短算法的復(fù)雜度和提高算法檢測的效率。
【專利說明】一種弓I線框架焊點的定位方法

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

【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試和揀選、分片、貼片、引線鍵合、塑料封裝和最終封裝與測試。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:芯片和基板相對預(yù)先定義的標(biāo)準(zhǔn)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)對運(yùn)動平臺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引線框架焊點的定位方法，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)，提高引線鍵合的精度。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方進(jìn)行實施:
[0006]一種引線框架焊點的定位方法，包括對位于設(shè)定位置的引線框架上管腳焊接區(qū)域進(jìn)行圖像采集，對采集的圖像進(jìn)行分析處理得出引線框架上管腳焊接點實際位置，將管腳焊接點實際位置與引線框架上管腳焊接點設(shè)計位置進(jìn)行比較得出引線框架上管腳焊接點的偏移量，依據(jù)偏移量對引線鍵合頭位置進(jìn)行調(diào)整，然后進(jìn)行引線鍵合。
[0007]具體的方案為:
[0008]對管腳焊接區(qū)域進(jìn)行圖像采集的具體方法為:通過計算機(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)域圖像為只包括引線框架管腳焊接區(qū)域的局部圖像。
[0009]采集的圖像進(jìn)行分析處理的具體方法為:提取ROI區(qū)域中各個管腳焊接區(qū)域的包絡(luò)直線序列和虛擬角點，根據(jù)提取的包絡(luò)直線序列和虛擬角點確定管腳焊點外接圓圓心坐標(biāo)的取值范圍，然后依據(jù)設(shè)定的焊點直徑和冗余距離確定焊點的外接圓直徑，滿足條件的圓心位置為引線框架管腳焊點實際位置。
[0010]焊點外接圓直徑小于管腳寬度的最小值時，將焊點定位在引線管角的角平分線上且與管腳靠近芯片一端相切。
[0011]詳細(xì)的操作為:
[0012]一、對機(jī)器視覺組件采集的引線框架管腳焊接區(qū)域的圖像進(jìn)行預(yù)處理，根據(jù)引線框架的類型和尺寸設(shè)置ROI區(qū)域，確定引線框架管腳的ROI區(qū)域時，應(yīng)將該區(qū)域作為圖像處理的核心區(qū)域，處在該ROI區(qū)域之外的圖像都不予考慮。對引線框架管腳焊點的圖像進(jìn)行批量化處理時，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、引線框架型號不變的條件。
[0013]二、針對ROI區(qū)域內(nèi)的引線框架管腳焊接區(qū)域圖像，提取圖像邊緣并擬合出焊接區(qū)域的包絡(luò)直線序列，該直線序列構(gòu)成的封閉四邊形區(qū)域就是管腳的焊接區(qū)域，直線序列的交點就是焊接區(qū)域的虛擬角點。對ROI區(qū)域處理時記錄預(yù)處理函數(shù)、直線擬合以及虛擬角點提取算法的參數(shù)。對預(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)、直線擬合和虛擬角點提取算法，逐個提取引線框架管腳焊接區(qū)域的包絡(luò)直線序列和虛擬角點。
[0014]三、由擬合計算出直線序列與虛擬角點結(jié)合預(yù)定義半徑的焊點外接圓計算出焊點外接圓在由直線序列封閉的四邊形區(qū)域中的圓心位置，將該圓心位置作為焊點在焊接區(qū)域中的實際定位參數(shù)。
[0015]四、由引線框架管腳焊點實際位置的坐標(biāo)參數(shù)計算出相對于設(shè)計位置的坐標(biāo)偏移量。以偏移量作為引線鍵合頭的定位修正參數(shù)，針對每片芯片對引線鍵合頭定位進(jìn)行在線修正，提高引線鍵合質(zhì)量。
[0016]對圖像進(jìn)行預(yù)處理之后，得到的是單邊緣像素的圖像。引線框架在制造中存在一定誤差，并且在引線鍵合時固定引線框架會產(chǎn)生隨機(jī)的定位誤差，但是這些種類的誤差不會對引線框架管腳的形狀造成影響。由提取的邊緣圖像可以擬合得到管腳焊接區(qū)域的包絡(luò)直線序列，該直線序列包圍的封閉四邊形區(qū)域就是引線鍵合時引線框架管腳的焊接區(qū)域，該四邊形區(qū)域為長條形區(qū)域，分別計算出該封閉四邊形區(qū)域的四個頂點作為該區(qū)域的虛擬定位角點。由于引線鍵合時焊點直徑加上焊點邊緣到管腳邊緣的冗余距離構(gòu)成焊點的外接圓直徑，因此在封閉的四邊形區(qū)域里面可以計算得到焊點外接圓圓心位置。焊點外接圓半徑和圓心坐標(biāo)滿足外接圓與管腳的兩長邊相切，且焊點外接圓不超出封閉四邊形區(qū)域的條件。通過對引線框架各個管腳焊接區(qū)域中滿足內(nèi)切條件的焊點外接圓圓心坐標(biāo)的求解，可以得到引線框架管腳焊點的實際坐標(biāo)位置。由引線框架上各個管腳焊點的實際坐標(biāo)位置可以計算出相對于設(shè)計坐標(biāo)位置的偏移量，該偏移量作為引線鍵合頭在線定位修正的調(diào)整參數(shù)。
[0017]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的引線框架管腳焊接區(qū)域邊緣，這給邊緣特征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ROI區(qū)域內(nèi)的管腳焊接區(qū)域圖像確定提取每個管腳焊接區(qū)域的包絡(luò)直線序列函數(shù)參數(shù)和提取虛擬角點的函數(shù)參數(shù)。
[0018]在檢測環(huán)境不變的情況下，對于同種型號的芯片和引線框架，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。對每幅引線框架各個管腳焊接區(qū)域圖像進(jìn)行處理，提取引線框架管腳焊接區(qū)域的包絡(luò)直線序列和虛擬角點。由各個管腳的包絡(luò)直線序列構(gòu)成的封閉區(qū)域就是引線框架各個管腳焊接區(qū)域。每個管腳焊接區(qū)域的四個虛擬角點作為判斷引線鍵合焊點外接圓直徑取值范圍和焊點外接圓圓心坐標(biāo)范圍的依據(jù)，其中焊點焊球直徑的大小經(jīng)過焊接強(qiáng)度試驗確定下來，再加上焊點外接圓與焊腳邊緣要保持一定的冗余距離構(gòu)成了焊點的外接圓的直徑。要保證焊接質(zhì)量，則該焊點實際焊球直徑要滿足焊接強(qiáng)度和冗余距離的要求。引線框架管腳焊接區(qū)域為大長寬比的長條形區(qū)域，焊點的外接圓在焊接區(qū)域中的定位依據(jù)為與焊接區(qū)域的兩長邊相切，并且外接圓不超出直線序列圍成的焊接區(qū)域。滿足條件的圓心位置為引線框架管腳焊點的實際位置。
[0019]引線框架管腳焊點的實際位置是相對于設(shè)計位置作幾何變換得到。用管腳焊點實際坐標(biāo)參數(shù)和設(shè)計坐標(biāo)參數(shù)對比可以計算出引線框架各個管腳焊點的坐標(biāo)偏移量(Δχ, Ay)，作為引線鍵合頭重定位的依據(jù)。
[0020]上述方法能快速、準(zhǔn)確的檢測出引線框架管腳焊點相對于設(shè)計位置的偏移位置，計算出鍵合焊點的實際中心坐標(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，簡化特征提取的步驟、縮短算法的復(fù)雜度和提高算法檢測的效率，也通過人工干預(yù)的方式對干擾點的篩選，提高了算法檢測的精確度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為計算機(jī)機(jī)器視覺系統(tǒng)采集的位于設(shè)定位置帶有芯片的引線框架的圖像；
[0022]圖2為引腳定位局部放大后的示意圖。

【具體實施方式】
[0023]為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例對本發(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施方式，并不對本發(fā)明具體請求的保護(hù)范圍進(jìn)行嚴(yán)格限定。
[0024]本發(fā)明的原理如下:建立一套在焊接區(qū)域中求解內(nèi)接圓圓心坐標(biāo)的方法對引線框架各個管腳圖像標(biāo)定，求出引線框架管腳焊點的實際位置相對于預(yù)先定義的標(biāo)準(zhǔn)位置的偏差值，依據(jù)偏差值對引線接頭進(jìn)行調(diào)整，有效的實現(xiàn)了芯片封裝中的芯片和引線框架焊點精確定位。
[0025]實施例1
[0026]一種引線框架焊點的定位方法，包括下述步驟:
[0027]一、在確定預(yù)處理函數(shù)、包絡(luò)直線序列檢測函數(shù)和虛擬角點檢測函數(shù)參數(shù)的測定流程階段，通過計算機(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)域只包括引線框架管腳的局部圖像，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)、包絡(luò)直線序列檢測函數(shù)和虛擬角點檢測函數(shù)參數(shù)的測定流程階段，針對預(yù)處理后的ROI區(qū)域圖像分別提取引線框架各個管腳焊接區(qū)域的包絡(luò)直線序列和虛擬角點，并設(shè)置提取函數(shù)的參數(shù)。
[0029]三、在確定預(yù)處理函數(shù)、包絡(luò)直線序列檢測函數(shù)和虛擬角點檢測函數(shù)參數(shù)的測定流程階段，根據(jù)包絡(luò)直線序列和虛擬角點確定管腳焊點外接圓圓心坐標(biāo)的取值范圍。
[0030]四、在確定預(yù)處理函數(shù)、包絡(luò)直線序列檢測函數(shù)和虛擬角點檢測函數(shù)參數(shù)的測定流程階段，根據(jù)用戶提供的焊點直徑和冗余距離計算焊點的外接圓直徑。當(dāng)焊點外接圓直徑小于管腳寬度的最小值時，可將焊點定位在引線管角的角平分線上，且與管腳靠近芯片一端相切以減小引線長度，提高引線鍵合的效率，如圖2所示。將焊點的實際位置視為對理論位置進(jìn)行平移和旋轉(zhuǎn)復(fù)合二維圖形變換的結(jié)果，依據(jù)引線框架的實際位置與設(shè)計位置的偏差可以計算出引線框架定位的坐標(biāo)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)，通過動態(tài)調(diào)整鍵合頭的定位可以進(jìn)一步提高引線鍵合的質(zhì)量。
[0031]五、在引線框架管腳焊點的批量檢測階段，保證光學(xué)環(huán)境和待檢芯片和引線框架型號不變的條件下，采用在試驗階段確定的ROI區(qū)域以及測試合格的預(yù)處理算法、包絡(luò)直線序列和虛擬角點算法參數(shù)對引線框架圖像進(jìn)行批量化處理，計算各個管腳焊點偏移參數(shù)。
[0032]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【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】
1.一種引線框架焊點的定位方法，包括對位于設(shè)定位置的引線框架上管腳焊接區(qū)域進(jìn)行圖像采集，對采集的圖像進(jìn)行分析處理得出引線框架上管腳焊接點實際位置，將管腳焊接點實際位置與引線框架上管腳焊接點設(shè)計位置進(jìn)行比較得出引線框架上管腳焊接點的偏移量，依據(jù)偏移量對引線鍵合頭位置進(jìn)行調(diào)整，然后進(jìn)行引線鍵合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的引線框架焊點的定位方法，其特征在于，對管腳焊接區(qū)域進(jìn)行圖像采集的具體方法為:通過計算機(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)域圖像為只包括引線框架管腳焊接區(qū)域的局部圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的引線框架焊點的定位方法，其特征在于，采集的圖像進(jìn)行分析處理的具體方法為:提取ROI區(qū)域中各個管腳焊接區(qū)域的包絡(luò)直線序列和虛擬角點，根據(jù)提取的包絡(luò)直線序列和虛擬角點確定管腳焊點外接圓圓心坐標(biāo)的取值范圍，然后依據(jù)設(shè)定的焊點直徑和冗余距離確定焊點的外接圓直徑，滿足條件的圓心位置為引線框架管腳焊點實際位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的引線框架焊點的定位方法，其特征在于:焊點外接圓直徑小于管腳寬度的最小值時，將焊點定位在引線管角的角平分線上且與管腳靠近芯片一端相切。
【文檔編號】H01L21/68GK104409407SQ201410609693
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月3日
【發(fā)明者】方舟, 董皓, 曹巖, 白瑀, 杜江, 趙曉龍 申請人:西安工業(yè)大學(xué)