微組裝自動貼裝工藝優化

杜京鵬，劉德喜，景 宇，史 磊，張 曉，宋 濤

（北京遙測技術研究所，北京 100094）

微組裝技術是綜合運用高密度多層基板技術、多芯片組裝技術、三維立體組裝技術等，將集成電路裸芯片、微小型表面貼裝元器件等進行高密度互連，構成模塊化電子產品的一種先進電氣互聯技術。微組裝技術是實現電子產品向小型化、輕量化和多功能方向發展的重要技術途徑[1]。隨著自動化、信息化、智能化的發展，傳統的人工操作已無法滿足用戶的需求，通過自動化設備代替人工實現高質高量的生產方式不可避免，同時可以更好地保證穩定性、持久性。自動貼片機是微組裝芯片貼裝中至關重要的設備，其實質是集光、機、電、算為一體的高精度自動化貼片設備，包括視覺系統、機械系統、控制系統和軟件系統等4個部分。GaAs、GaN等芯片與殼體熱匹配存在差距，因此在貼裝過程中需要采取在芯片底部增加載體的方式解決。由于載體在來料階段存儲媒介與貼片機供料方式不匹配，無法進行自動貼裝，且在載體固化過程中也會存在一定偏移，該類產品一個載體上同時放有芯片及多個電容，且距載體邊緣較近，如果存在一定偏差會導致點膠位偏離載體，且放置也會出現偏斜，壓壞芯片和電容。本文以某多功能貼片機為例，對自動貼片基于載體的芯片、電容貼裝遇到的問題進行描述與分析，提供相應的解決方法。

1 貼片機基本工作流程

自動貼片機是芯片自動貼裝的主要設備，一般情況下，機器的生產方向是從左至右，分為system1和system2兩個獨立系統，可實現點膠與貼片并行。載料臺分靜態和升降兩部分承載多種芯片，設備與高精度武藏點膠控制器集成。通過定位—創建芯片—拾片—貼片等功能，實現將裸芯片及微型元件快速、準確地貼裝到電路基板的指定焊盤位置，貼裝流程如圖1所示。

圖1 貼裝流程

2 質量影響描述

在設備自動點膠完成后，會發現紅圈位置膠點本應該在載體左下角，偏離了原有位置，如圖2所示。因為點膠與貼片采用同樣的編輯方式，所以貼片位置會出現在現有點膠位置，可能導致電容變形。

圖2 貼片機實際點膠情況

經分析，由于載體在來料過程中的封裝方式不是與貼片機相匹配的料盒形式，導致在粘接載體的過程中，都是由人工手動放置，如圖3所示，會存在一定的偏差。如圖2所示，可以發現點膠過程中，定位框相對于該載體向左上偏移，以致中心錯位，導致點膠位置也向左上偏。并且同樣情況一共有8個同樣的位置，且該載體上需要放置4個器件，如圖4所示。點膠位置的偏移，同樣意味著貼片的偏移，嚴重影響產品一次合格率，導致返修，影響進度。

圖3 產品載體放置情況

圖4 載體上布局圖

3 措施優化

分析后發現增加單獨的圖像識別功能，可以實現對載體輪廓的抓取，確定中心位置。系統根據相機確定的中心位置以坐標形式反饋給裝有吸頭的機械臂控制器，在拾取—校準完成后將物料放入反饋的指定位置。如圖5所示，在編輯點膠位置前加入圖像識別“1search”，可以很好地鎖定產生偏移的物料特征，后面在特征位置大體定位完成后進行圖像識別的建立。在Manipulaterstep7/7選取“Rectangle”算法并調節光源，達到載體輪廓黑白漸變最明顯的圖像，進行幾次“search”沒有問題后，選擇“Done”，如圖6所示。

圖5 點膠位編輯圖1

圖6 點膠位編輯圖2

4 結束語

自動貼片機是微組裝領域的高端設備，為產能提供了有力保障，貼片機的功能比較強大，尤其是進口設備，對其各方面研究還需進一步摸索，實踐。此次問題的解決彌補了貼裝過程中人為干預找點的不足，使過程更流暢，質量高，一致性更好，產能較之前提高了1倍。