CN112739192B - 一种多工位设备的自动定位方法、系统及贴合设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多工位设备的自动定位方法、系统及贴合设备，该自动定位方法包括：相对位置计算步骤：计算贴合头下影像模块和贴合位影像模块的相对位置，计算贴合头下影像模块和取料位影像模块的相对位置；精准定位步骤：通过贴合头下影像模块和贴合位影像模块的相对位置，计算出贴合头在贴合位影像模块的位置；通过贴合头下影像模块和取料位影像模块的相对位置，计算出贴合头在取料位影像模块的位置。本发明的有益效果是：本发明的自动定位方法不受设备实际应用场景限制，并且最大限度提高设备各个工位相互间的定位精度，各个工位相对位置确定后，若更换贴合头吸嘴，可实现设备各工位位置自动校正。无需人工参与，提高效率和精准度。

Description

一种多工位设备的自动定位方法、系统及贴合设备
技术领域
本发明涉及芯片/元器件贴合技术领域，尤其涉及一种多工位设备的自动定位方法、系统及贴合设备。
背景技术
随着科学技术的进步，芯片以及元器件的尺寸越来越小，对芯片以及元器件的贴合精度越来越高，才能在提高效率的同时确保良率.这就对自动贴合设备各个工位的位置精度提出更高的要求.随着工艺以及设备的改善，对于贴合头以及贴合位置和取料位置的位置重合校正会有更多的难点，如果延用过去的贴合位置光透法将无法实现位置的重合校正。
如图1所示为一种贴合设备的布局，其工作流程为：贴合头到芯片/元器件供给位吸取芯片/元器件，之后移动到贴合头下影像拍照，之后在将芯片/元器件贴合于贴合工件上。这过程中，芯片/元器件吸取位置以及贴合位置需要用取料位影像和贴合位影像进行定位，其采用的定位方法为将贴合头移动到芯片/元器件供给位或者贴合工件位置，通过取料位影像或者贴合位影像透过贴合头之贴合吸嘴定位芯片/元器件吸取位或者贴合工件位。随着芯片/元器件的小型化发展，势必使的贴合头吸嘴孔越来越小到光线透过困难，这将使得此类设备的定位将难以实现。另一方面，随着对贴合精度以及良率的高要求，使得贴合头的结构越发复杂，这也将影响光线从贴合头透过，同样使得定位成为一个新的问题。
发明内容
本发明提供了一种多工位设备的自动定位方法，采取有别于过去的光透法定位方法，不受设备实际应用场景限制，并且最大限度提高设备各个工位相互间的定位精度。
本发明提供了一种多工位设备的自动定位方法，包括如下步骤：
步骤1，相对位置计算步骤：计算贴合头下影像模块和贴合位影像模块的相对位置，计算贴合头下影像模块和取料位影像模块的相对位置；
步骤2，精准定位步骤：通过贴合头下影像模块和贴合位影像模块的相对位置，计算出贴合头在贴合位影像模块的位置；通过贴合头下影像模块和取料位影像模块的相对位置，计算出贴合头在取料位影像模块的位置。
作为本发明的进一步改进，所述步骤1包括如下步骤：
步骤11：将贴合头移动至贴合头下影像模块位置，通过调整匹配贴合头下影像模块和贴合头位置，将定位治具的特征标识中心与贴合头下影像模块的十字中心重合，记下此时贴合头的位置(x0,y0)；贴合头下影像模块位置匹配好后固定不动；
将贴合头移动至贴合位影像模块，通过调整匹配贴合位影像模块和贴合头位置，将定位治具的特征标识中心与贴合位影像模块的十字中心重合，记下此时贴合头的位置(x1,y1)；贴合位影像模块匹配好后固定不动；
将贴合头移动至取料位影像模块，通过调整匹配取料位影像模块和贴合头位置，将定位治具的特征标识中心与取料位影像模块的十字中心重合，记下此时贴合头的位置(x2,y2)；取料位影像模块匹配好后固定不动；
步骤12：计算贴合头下影像模块和贴合位影像模块的相对位置(x01,y01)；计算贴合头下影像模块和取料位影像模块的相对位置(x02,y02)。
作为本发明的进一步改进，所述步骤2包括如下步骤：
步骤21：将贴合头移动至贴合头下影像模块位置，使得贴合头吸嘴的中心靠近贴合头下影像模块的十字中心，记下此时的贴合头位置(x00,y00)；
步骤22：通过贴合头下影像模块和贴合位影像模块的相对位置，计算出贴合头在贴合位影像模块的位置(x001,y001)；通过贴合头下影像模块和取料位影像模块的相对位置，计算出贴合头在取料位影像模块的位置(x002,y002)；
在执行相对位置计算步骤时，贴合头的贴合头吸嘴位置安装有定位治具；在执行精准定位步骤时，将贴合头的贴合头吸嘴位置的定位治具拆下。
作为本发明的进一步改进，该自动定位方法还包括：
步骤3，贴合步骤：芯片/元器件供给位移动到位置(x002,y002)，贴合工件位置移动到位置(x001,y001)；将贴合头移动至芯片/元器件供给位，通过贴合头吸嘴吸取芯片/元器件，然后将贴合头移动至贴合工件位，将芯片/元器件贴合于贴合工件上。
本发明还公开了一种多工位设备的自动定位系统，包括：
相对位置计算模块：用于计算贴合头下影像模块和贴合位影像模块的相对位置，计算贴合头下影像模块和取料位影像模块的相对位置；
精准定位模块：用于通过贴合头下影像模块和贴合位影像模块的相对位置，计算出贴合头在贴合位影像模块的位置；通过贴合头下影像模块和取料位影像模块的相对位置，计算出贴合头在取料位影像模块的位置。
作为本发明的进一步改进，所述相对位置计算模块包括：
位置记录模块：用于将贴合头移动至贴合头下影像模块位置，通过调整匹配贴合头下影像模块和贴合头位置，将定位治具的特征标识中心与贴合头下影像模块的十字中心重合，记下此时贴合头的位置(x0,y0)；贴合头下影像模块位置匹配好后固定不动；
将贴合头移动至贴合位影像模块，通过调整匹配贴合位影像模块和贴合头位置，将定位治具的特征标识中心与贴合位影像模块的十字中心重合，记下此时贴合头的位置(x1,y1)；贴合位影像模块匹配好后固定不动；
将贴合头移动至取料位影像模块，通过调整匹配取料位影像模块和贴合头位置，将定位治具的特征标识中心与取料位影像模块的十字中心重合，记下此时贴合头的位置(x2,y2)；取料位影像模块匹配好后固定不动；
计算模块：用于计算贴合头下影像模块和贴合位影像模块的相对位置(x01,y01)；计算贴合头下影像模块和取料位影像模块的相对位置(x02,y02)。
作为本发明的进一步改进，所述精准定位模块包括：
贴合头位置记录单元：用于将贴合头移动至贴合头下影像模块位置，使得贴合头吸嘴的中心靠近贴合头下影像模块的十字中心，记下此时的贴合头位置(x00,y00)；
定位单元：通过贴合头下影像模块和贴合位影像模块的相对位置，计算出贴合头在贴合位影像模块的位置(x001,y001)；通过贴合头下影像模块和取料位影像模块的相对位置，计算出贴合头在取料位影像模块的位置(x002,y002)；
在运行相对位置计算模块时，贴合头的贴合头吸嘴位置安装有定位治具；在运行精准定位模块时，将贴合头的贴合头吸嘴位置的定位治具拆下。
作为本发明的进一步改进，该自动定位系统还包括：
贴合模块：用于将芯片/元器件供给位移动到位置(x002,y002)，贴合工件位置移动到位置(x001,y001)；将贴合头移动至芯片/元器件供给位，通过贴合头吸嘴吸取芯片/元器件，然后将贴合头移动至贴合工件位，将芯片/元器件贴合于贴合工件上。
本发明还公开了一种贴合设备，包括取料位影像模块、芯片/元器件供给位、贴合头下影像模块、贴合位影像模块、贴合工件位、贴合头、定位治具，所述贴合头能够移动，所述定位治具设有影像可识别的特征标识，所述定位治具可拆卸的安装于所述贴合头的贴合头吸嘴位置；
该贴合设备存储有计算机程序，所述计算机程序配置为由处理器调用时实现本发明所述自动定位方法的步骤。
作为本发明的进一步改进，所述特征标识为十字线或圆孔。
本发明的有益效果是：本发明的自动定位方法不受设备实际应用场景限制，并且最大限度提高设备各个工位相互间的定位精度，各个工位相对位置确定后，若更换贴合头吸嘴，可实现设备各工位位置自动校正。无需人工参与，提高效率和精准度。
附图说明
图1是背景技术的贴合设备原理图；
图2是本发明的原理框图。
具体实施方式
如图2所示，本发明公开了一种贴合设备(例如，该贴合设备可以是固晶机)，该贴合设备包括取料位影像模块、芯片/元器件供给位、贴合头下影像模块、贴合位影像模块、贴合工件位、贴合头、定位治具，所述贴合头能够移动，所述定位治具设有影像可识别的特征标识，所述定位治具可拆卸的安装于所述贴合头的贴合头吸嘴位置，且特征标识不会被贴合头遮挡。
取料位影像模块、贴合头下影像模块、贴合位影像模块可以是工业相机。
芯片/元器件供给位上用于放置芯片/元器件，芯片/元器件例如可以是晶圆。
贴合工件位上用于放置贴合工件，该贴合工件例如可以是基板(PCB)。
特征标识可以是十字线/圆孔等。
所述定位治具可拆卸的安装于所述贴合头的贴合头吸嘴位置包括两种情况，第一种情况：在执行相对位置计算步骤时，将贴合头的贴合头吸嘴拆下，将定位治具安装在贴合头的贴合头吸嘴位置；在执行精准定位步骤时，将定位治具折下来，将贴合头吸嘴安装上即可。第二种情况：在执行相对位置计算步骤时，不用将贴合头的贴合头吸嘴拆下，将定位治具安装在贴合头吸嘴上，在执行精准定位步骤时，将定位治具折下来即可。
该贴合设备存储有计算机程序，所述计算机程序配置为由处理器调用时实现本发明自动定位方法的步骤。
本发明的多工位设备的自动定位方法，包括如下步骤：
步骤1，相对位置计算步骤：计算贴合头下影像模块和贴合位影像模块的相对位置，计算贴合头下影像模块和取料位影像模块的相对位置；
步骤2，精准定位步骤：通过贴合头下影像模块和贴合位影像模块的相对位置，计算出贴合头在贴合位影像模块的位置；通过贴合头下影像模块和取料位影像模块的相对位置，计算出贴合头在取料位影像模块的位置。
所述步骤1包括如下步骤：
步骤11：将贴合头移动至贴合头下影像模块位置，通过调整匹配贴合头下影像模块和贴合头位置，将定位治具的特征标识中心与贴合头下影像模块的十字中心重合，记下此时贴合头的位置(x0,y0)；贴合头下影像模块位置匹配好后固定不动；
将贴合头移动至贴合位影像模块，通过调整匹配贴合位影像模块和贴合头位置，将定位治具的特征标识中心与贴合位影像模块的十字中心重合，记下此时贴合头的位置(x1,y1)；贴合位影像模块匹配好后固定不动；
将贴合头移动至取料位影像模块，通过调整匹配取料位影像模块和贴合头位置，将定位治具的特征标识中心与取料位影像模块的十字中心重合，记下此时贴合头的位置(x2,y2)；取料位影像模块匹配好后固定不动。
步骤12：计算贴合头下影像模块和贴合位影像模块的相对位置(x01,y01)；计算贴合头下影像模块和取料位影像模块的相对位置(x02,y02)。
所述步骤2包括如下步骤：
步骤21：取下定位治具，安装上贴合头吸嘴，将贴合头移动至贴合头下影像模块位置，使得贴合头吸嘴的中心尽量的靠近贴合头下影像模块的十字中心，记下此时的贴合头位置(x00,y00)。
步骤22：通过贴合头下影像模块和贴合位影像模块的相对位置，计算出贴合头在贴合位影像模块的位置(x001,y001)，此时，将对应的贴合工件位置移动到此位置，便可实现精准贴合；
通过贴合头下影像模块和取料位影像模块的相对位置，计算出贴合头在取料位影像模块的位置(x002,y002)，此时，将对应的芯片/元器件供给位移动到此位置，便可实现精准取料。
在执行相对位置计算步骤时，贴合头的贴合头吸嘴位置安装有定位治具；在执行精准定位步骤时，将贴合头的贴合头吸嘴位置的定位治具拆下。
如果更换贴合头吸嘴，重复执行步骤2即可，更换贴合头吸嘴后可自动实现步骤2。
该自动定位方法还包括步骤3，贴合步骤：芯片/元器件供给位移动到位置(x002,y002)，贴合工件位置移动到位置(x001,y001)；将贴合头移动至芯片/元器件供给位，通过贴合头吸嘴吸取芯片/元器件，然后将贴合头移动至贴合工件位，将芯片/元器件贴合于贴合工件上。
本发明还公开了一种多工位设备的自动定位系统，包括：
相对位置计算模块：用于计算贴合头下影像模块和贴合位影像模块的相对位置，计算贴合头下影像模块和取料位影像模块的相对位置；
精准定位模块：用于通过贴合头下影像模块和贴合位影像模块的相对位置，计算出贴合头在贴合位影像模块的位置；通过贴合头下影像模块和取料位影像模块的相对位置，计算出贴合头在取料位影像模块的位置。
所述相对位置计算模块包括：
位置记录模块：用于将贴合头移动至贴合头下影像模块位置，通过调整匹配贴合头下影像模块和贴合头位置，将定位治具的特征标识中心与贴合头下影像模块的十字中心重合，记下此时贴合头的位置(x0,y0)；贴合头下影像模块位置匹配好后固定不动；
将贴合头移动至贴合位影像模块，通过调整匹配贴合位影像模块和贴合头位置，将定位治具的特征标识中心与贴合位影像模块的十字中心重合，记下此时贴合头的位置(x1,y1)；贴合位影像模块匹配好后固定不动；
将贴合头移动至取料位影像模块，通过调整匹配取料位影像模块和贴合头位置，将定位治具的特征标识中心与取料位影像模块的十字中心重合，记下此时贴合头的位置(x2,y2)；取料位影像模块匹配好后固定不动；
计算模块：用于计算贴合头下影像模块和贴合位影像模块的相对位置(x01,y01)；计算贴合头下影像模块和取料位影像模块的相对位置(x02,y02)。
所述精准定位模块包括：
贴合头位置记录单元：用于将贴合头移动至贴合头下影像模块位置，使得贴合头吸嘴的中心靠近贴合头下影像模块的十字中心，记下此时的贴合头位置(x00,y00)；
定位单元：通过贴合头下影像模块和贴合位影像模块的相对位置，计算出贴合头在贴合位影像模块的位置(x001,y001)；通过贴合头下影像模块和取料位影像模块的相对位置，计算出贴合头在取料位影像模块的位置(x002,y002)；
在运行相对位置计算模块时，贴合头的贴合头吸嘴位置安装有定位治具；在运行精准定位模块时，将贴合头的贴合头吸嘴位置的定位治具拆下。
该自动定位系统还包括贴合模块：用于将芯片/元器件供给位移动到位置(x002,y002)，贴合工件位置移动到位置(x001,y001)；将贴合头移动至芯片/元器件供给位，通过贴合头吸嘴吸取芯片/元器件，然后将贴合头移动至贴合工件位，将芯片/元器件贴合于贴合工件上。
综上，本发明通过定位治具计算出各个工位的相对位置，且计算工位的相对位置不受贴合头的机构限制。各个工位相对位置确定后，若更换贴合头吸嘴，可实现设备各工位位置自动校正。无需人工参与，提高效率和精准度。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多工位设备的自动定位方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，相对位置计算步骤：计算贴合头下影像模块和贴合位影像模块的相对位置，计算贴合头下影像模块和取料位影像模块的相对位置；
步骤2，精准定位步骤：通过贴合头下影像模块和贴合位影像模块的相对位置，计算出贴合头在贴合位影像模块的位置；通过贴合头下影像模块和取料位影像模块的相对位置，计算出贴合头在取料位影像模块的位置。
2.根据权利要求1所述的自动定位方法，其特征在于，所述步骤1包括如下步骤：
步骤11：将贴合头移动至贴合头下影像模块位置，通过调整匹配贴合头下影像模块和贴合头位置，将定位治具的特征标识中心与贴合头下影像模块的十字中心重合，记下此时贴合头的位置(x0,y0)；贴合头下影像模块位置匹配好后固定不动；
将贴合头移动至贴合位影像模块，通过调整匹配贴合位影像模块和贴合头位置，将定位治具的特征标识中心与贴合位影像模块的十字中心重合，记下此时贴合头的位置(x1,y1)；贴合位影像模块匹配好后固定不动；
将贴合头移动至取料位影像模块，通过调整匹配取料位影像模块和贴合头位置，将定位治具的特征标识中心与取料位影像模块的十字中心重合，记下此时贴合头的位置(x2,y2)；取料位影像模块匹配好后固定不动；
步骤12：计算贴合头下影像模块和贴合位影像模块的相对位置(x01,y01)；计算贴合头下影像模块和取料位影像模块的相对位置(x02,y02)。
3.根据权利要求2所述的自动定位方法，其特征在于，所述步骤2包括如下步骤：
步骤21：将贴合头移动至贴合头下影像模块位置，使得贴合头吸嘴的中心靠近贴合头下影像模块的十字中心，记下此时的贴合头位置(x00,y00)；
步骤22：通过贴合头下影像模块和贴合位影像模块的相对位置，计算出贴合头在贴合位影像模块的位置(x001,y001)；通过贴合头下影像模块和取料位影像模块的相对位置，计算出贴合头在取料位影像模块的位置(x002,y002)；
在执行相对位置计算步骤时，贴合头的贴合头吸嘴位置安装有定位治具；在执行精准定位步骤时，将贴合头的贴合头吸嘴位置的定位治具拆下。
4.根据权利要求1至3任一项所述的自动定位方法，其特征在于，该自动定位方法还包括：
步骤3，贴合步骤：芯片/元器件供给位移动到位置(x002,y002)，贴合工件位置移动到位置(x001,y001)；将贴合头移动至芯片/元器件供给位，通过贴合头吸嘴吸取芯片/元器件，然后将贴合头移动至贴合工件位，将芯片/元器件贴合于贴合工件上。
5.一种多工位设备的自动定位系统，其特征在于，包括：
相对位置计算模块：用于计算贴合头下影像模块和贴合位影像模块的相对位置，计算贴合头下影像模块和取料位影像模块的相对位置；
精准定位模块：用于通过贴合头下影像模块和贴合位影像模块的相对位置，计算出贴合头在贴合位影像模块的位置；通过贴合头下影像模块和取料位影像模块的相对位置，计算出贴合头在取料位影像模块的位置。
6.根据权利要求5所述的自动定位系统，其特征在于，所述相对位置计算模块包括：
位置记录模块：用于将贴合头移动至贴合头下影像模块位置，通过调整匹配贴合头下影像模块和贴合头位置，将定位治具的特征标识中心与贴合头下影像模块的十字中心重合，记下此时贴合头的位置(x0,y0)；贴合头下影像模块位置匹配好后固定不动；
将贴合头移动至贴合位影像模块，通过调整匹配贴合位影像模块和贴合头位置，将定位治具的特征标识中心与贴合位影像模块的十字中心重合，记下此时贴合头的位置(x1,y1)；贴合位影像模块匹配好后固定不动；
将贴合头移动至取料位影像模块，通过调整匹配取料位影像模块和贴合头位置，将定位治具的特征标识中心与取料位影像模块的十字中心重合，记下此时贴合头的位置(x2,y2)；取料位影像模块匹配好后固定不动；
计算模块：用于计算贴合头下影像模块和贴合位影像模块的相对位置(x01,y01)；计算贴合头下影像模块和取料位影像模块的相对位置(x02,y02)。
7.根据权利要求6所述的自动定位系统，其特征在于，所述精准定位模块包括：
贴合头位置记录单元：用于将贴合头移动至贴合头下影像模块位置，使得贴合头吸嘴的中心靠近贴合头下影像模块的十字中心，记下此时的贴合头位置(x00,y00)；
定位单元：通过贴合头下影像模块和贴合位影像模块的相对位置，计算出贴合头在贴合位影像模块的位置(x001,y001)；通过贴合头下影像模块和取料位影像模块的相对位置，计算出贴合头在取料位影像模块的位置(x002,y002)；
在运行相对位置计算模块时，贴合头的贴合头吸嘴位置安装有定位治具；在运行精准定位模块时，将贴合头的贴合头吸嘴位置的定位治具拆下。
8.根据权利要求5至7任一项所述的自动定位系统，其特征在于，该自动定位系统还包括：
贴合模块：用于将芯片/元器件供给位移动到位置(x002,y002)，贴合工件位置移动到位置(x001,y001)；将贴合头移动至芯片/元器件供给位，通过贴合头吸嘴吸取芯片/元器件，然后将贴合头移动至贴合工件位，将芯片/元器件贴合于贴合工件上。
9.一种贴合设备，其特征在于，包括取料位影像模块、芯片/元器件供给位、贴合头下影像模块、贴合位影像模块、贴合工件位、贴合头、定位治具，所述贴合头能够移动，所述定位治具设有影像可识别的特征标识，所述定位治具可拆卸的安装于所述贴合头的贴合头吸嘴位置；
该贴合设备存储有计算机程序，所述计算机程序配置为由处理器调用时实现权利要求1－4中任一项所述自动定位方法的步骤。
10.根据权利要求9所述的贴合设备，其特征在于，所述特征标识为十字线或圆孔。
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