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自动倒装贴片机对准方法研究及光路设计

作　者: 钟明
导　师: 何涛
学　校: 湖北工业大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 倒装贴片机机器视觉对准方法对准光路 ZEMAX软件
分类号: TN305
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

全自动倒装贴片机(Flip Chip Bonder)是半导体生产工艺中完成芯片和基底对准、键合的高精度自动化设备,适合于特征尺寸小,键合精度要求高的IC(Integrated Circuit)、MEMS(Micro Electro Mechanical System)、MOEMS(Micro Optical Electro Mechanical Systems)等的大规模生产。自动对准系统是自动贴片机中的关键组件之一,现阶段最先进的对准方法是利用机器视觉和图像处理技术来识别和测量微细标记特征,然后反馈给控制系统引导机械装置进行对准定位,在对准之前还必须对芯片进行“调平”以及实现“对焦”获得清晰的标记图像。本文针对倒装贴片机的自动对准系统开展了以下几方面的工作:首先在讨论了现有的对准方法和自动贴片机的对准光路系统基础上,针对贴片机实际应用环境,提出基于多点自动对焦的芯片调平方法。采用图像清晰度评价和自动焦点搜索实现自动对焦,有效地将调平、对焦、对准光路统一起来。对基于视觉反馈的对准光路现状及发展趋势进行深入调查,提出并比较了两套基于视觉反馈的对准光路结构方案,该方案不仅有利于获取高分辨率高像质的图像,而且能够简化结构、节约空间以及提高工业现场应用的稳定性。对本文所提出的光路结构方案中的成像镜组在光学自动设计软件ZEMAX中进行了仿真和优化,成像镜组与所采用的高分辨率CCD相机和不同频率范围的LED光源获得了很好的匹配,并在不同频带和视场获得了很好的像差平衡。本文在设计的结构方案的基础上,通过部分的合理替代搭建了模拟实验光路,并配合不同的照明光源来获取图像,结合获取的图像效果与图像处理需要的考虑,进一步说明了光路的可行性,并对不同光源的图像效果进行了分析,从而可以有效的指导下一步的图像处理。

全文目录

中文摘要  3-4
Abstract  4-7
第1章绪论  7-15
  1.1 课题的来源、目的及意义  7
  1.2 国内外研究现状及趋势  7-14
    1.2.1 对准系统  7-11
    1.2.2 自动对准光路系统  11-14
  1.3 课题研究内容  14-15
第2章光学自动设计基础理论  15-24
  2.1 光学自动设计原理及与优化  15-19
  2.2 像质评价  19-24
    2.2.1 光扇图  19-21
    2.2.2 光斑图  21
    2.2.3 调制传递函数  21-23
    2.2.4 场曲和畸变图  23-24
第3章基于视觉反馈的对准方法与光路设计  24-35
  3.1 应用环境及光路参数要求  24-25
  3.2 基于多点自动对焦的调平方法  25-27
  3.3 基于视觉反馈的光路结构方案  27-29
  3.4 光路中 CCD 与显微成像物镜的耦合  29-32
  3.5 光路中显微成像物镜的规划  32-35
第4章基于视觉反馈的成像光路仿真  35-49
  4.1 光学仿真设计流程  35-36
  4.2 仿真及结果  36-49
第5章基于视觉反馈的光路系统实验  49-58
  5.1 光路实验使用硬件介绍  49-51
    5.1.1 CCD 相机与图像卡  49-50
    5.1.2 光源  50
    5.1.3 物镜  50-51
  5.2 实验光路结构  51-52
  5.3 获取的图像效果  52-58
第6章结束语  58-60
致谢  60-61
参考文献  61-64
附录一攻读硕士学位期间发表的论文  64

自动倒装贴片机对准方法研究及光路设计

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