CN117393486B - 散热盖贴装工艺中的贴装精度控制方法 - Google Patents

散热盖贴装工艺中的贴装精度控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种散热盖贴装工艺中的贴装精度控制方法，包括以下步骤：S1、校准吸嘴的平面度；S2、利用标定板对下视相机进行标定；S3、通过吸嘴吸取标定板，再利用标定板对上视相机进行标定；S4、利用上视相机对吸嘴中心以及吸嘴的旋转中心进行标定；S5、获取上视相机中心与吸嘴中心之间的第一偏差值，以及吸嘴旋转产生的第二偏差值；S6、利用第一偏差值和第二偏差值对散热盖贴装位置进行补偿。本方法通过对吸嘴平面度进行校准，再利用第一偏差值和第二偏差值对贴装位置进行补偿，能够提高散热盖与芯片基板之间的贴装精度，从而提高产品的合格率。

Description

散热盖贴装工艺中的贴装精度控制方法
技术领域
本发明涉及电子产品贴装技术领域，具体涉及一种散热盖贴装工艺中的贴装精度控制方法。
背景技术
散热对于半导体器件而言是一个重要的问题，芯片为了保证散热效果，通常粘接有散热盖。散热盖和芯片的贴装通常需要经过点胶、贴装、热压等多道工序。其中，贴装精度决定了单颗产品的质量合格程度。因此，提高产品的贴装精度是必要的。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明提供一种散热盖贴装工艺中的贴装精度控制方法，能够提高散热盖与芯片基板之间的贴装精度。
根据本发明实施例的散热盖贴装工艺中的贴装精度控制方法，包括以下步骤：
S1、校准吸嘴的平面度；
S2、利用标定板对下视相机进行标定；
S3、通过所述吸嘴吸取所述标定板，再利用所述标定板对上视相机进行标定；
S4、利用所述上视相机对吸嘴中心以及吸嘴的旋转中心进行标定；
S5、获取所述上视相机中心与吸嘴中心之间的第一偏差值，以及吸嘴旋转产生的第二偏差值；
S6、利用所述第一偏差值和第二偏差值对散热盖贴装位置进行补偿。
本发明的有益效果是，本方法通过对吸嘴平面度进行校准，再利用第一偏差值和第二偏差值对贴装位置进行补偿，能够提高散热盖与芯片基板之间的贴装精度，从而提高产品的合格率。
根据本发明一个实施例，校准吸嘴的平面度，包括：
将吸嘴移动至激光测高模块的正上方；
利用所述激光测高模块对所述吸嘴表面的多个测点进行测量得到距离检测数值；
将多个距离检测数值与距离标准数值进行一一对比，若距离检测数值与距离标准数值不一致，则表明吸嘴的平面度不符合要求，根据距离检测数值对吸嘴平面进行调整。
根据本发明一个实施例，当吸嘴在左右方向上的距离检测数值与距离标准数值不一致时，通过转动左调平螺钉和右调平螺钉对吸嘴左右方向的高度进行调整；当吸嘴在前后方向上的距离检测数值与距离标准数值不一致时，通过转动上调平螺钉和下调平螺钉对吸嘴前后方向的高度进行调整。
根据本发明一个实施例，当对吸嘴的平面度进行调整后，重新对调整后的吸嘴平面度进行检测，若吸嘴平面仍然不符合要求，则重新进行调整直到吸嘴平面度符合要求。
根据本发明一个实施例，利用所述上视相机对吸嘴中心进行标定包括：
将所述吸嘴移动至上视相机的正上方，所述上视相机拍摄吸嘴的图像；
获取吸嘴图像中的吸嘴中心与上视相机的视野中心之间的第一偏差值。
根据本发明一个实施例，利用所述上视相机对吸嘴的旋转中心进行标定包括：
将吸有散热盖的吸嘴移动到上视相机的上方；
每次旋转角度θ1后，上视相机拍一次照；
获取散热盖表面的上视Mark点信息，将散热盖旋转一周进行拍照；
对获得的所有上视Mark点进行拟合圆，求得的圆中心即为吸嘴旋转轴的旋转中心。
根据本发明一个实施例，角度θ1为30°～50°。
根据本发明一个实施例，获取吸嘴旋转产生的第二偏差值包括：
在得到吸嘴旋转轴的旋转中心后，对吸嘴旋转轴进行机械回零；
在吸嘴旋转轴±10°范围内，每隔角度θ2，上视相机拍一次照并定位散热盖的上视Mark点位置；
计算出散热盖旋转过程中上视Mark点位置到旋转中心的距离，并求出所有距离的平均值；
将各个角度计算出的距离减去所有距离的平均值得到吸嘴旋转到各个角度的第二偏差值。
根据本发明一个实施例，角度θ2为0.2°～1°。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的散热盖贴装工艺中的贴装精度控制方法的流程图。
图2是本发明的调平组件的左侧示意图。
图3是本发明的调平组件的俯视示意图。
图4是本发明的调平组件的立体示意图。
图5是本发明的吸嘴表面的测点的示意图。
图6是本发明吸嘴带动散热盖旋转的示意图。
图7是本发明的上视相机的结构示意图。
图8是本发明的下视相机的结构示意图。
图中：1、吸嘴；2、左调平螺钉；3、右调平螺钉；4、上调平螺钉；5、下调平螺钉；6、散热盖；7、第一安装块；8、第二安装块；9、第三安装块；10、第四安装块；11、上视相机；12、下视相机。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1至图5所示，本发明的散热盖贴装工艺中的贴装精度控制方法，包括以下步骤：S1、校准吸嘴1的平面度；S2、利用标定板对下视相机12进行标定；S3、通过吸嘴1吸取标定板，再利用标定板对上视相机11进行标定；S4、利用上视相机11对吸嘴1中心以及吸嘴1的旋转中心进行标定；S5、获取上视相机11中心与吸嘴1中心之间的第一偏差值，以及吸嘴1旋转产生的第二偏差值；S6、利用第一偏差值和第二偏差值对散热盖6贴装位置进行补偿。
也就是说，本方法在贴装过程中，对多个环节进行了校准来提高最终的贴装精度。需要说明是，贴装是将散热盖6贴装在芯片基板上。芯片基板一般放在载板上，散热盖6有吸嘴1吸取后放在芯片基板上，贴装精度即是散热盖6与芯片基板之间的位置精度。提高贴装精度也就是提高吸嘴1将散热盖6放到芯片基板上的位置精度。然而，吸嘴1吸取散热盖6并将散热盖6放到芯片基板上的过程中，涉及多个方面的因素：吸嘴1自身的平面度、相机的定位精度等等。由此，本方法为了提高贴装精度，考虑了多个方面。
例如，校准吸嘴1的平面度，包括：将吸嘴1移动至激光测高模块的正上方；利用激光测高模块对吸嘴1表面的多个测点进行测量得到距离检测数值；将多个距离检测数值与距离标准数值进行一一对比，若距离检测数值与距离标准数值不一致，则表明吸嘴1的平面度不符合要求，根据距离检测数值对吸嘴1平面进行调整。
也就是说，将吸嘴1移动至激光测高模块的正上方，吸嘴1表面可以提前标记好需要测量的多个测点，多个测点的位置可以包括左测点A1、右测点A2、前测点A3、后测点A4。吸嘴1的测点位置由三轴运动机构驱动调整以对准激光测高模块。测量时，将多个测点依次移动至激光测高模块的正上方（与激光点正对），激光测高模块可以依次测量得到多个距离检测数值d1、d2、d3、d4（分别与A1、A2、A3、A4对应）。假设距离标准数值为10mm，若d1、d2、d3、d4均为10mm，则表明吸嘴1平面度符合要求，若d1、d2、d3、d4中存在与10mm不一致，则表明吸嘴1平面度不符合要求，存在倾斜，需要对吸嘴1平面进行调平。
调平时，通过调平组件来调整吸嘴1的平面度。需要说明的是，调平组件包括：左调平螺钉2、右调平螺钉3、上调平螺钉4、下调平螺钉5、第一安装块7、第二安装块8、第三安装块9以及第四安装块10，第二安装块8与第一安装块7之间通过上调平螺钉4和下调平螺钉5实现连接，上调平螺钉4和下调平螺钉5的数量均为两个，两个上调平螺钉4分别位于第二安装块8的上端的两个角落处，两个下调平螺钉5分别位于第二安装块8的下端的两个角落处，第三安装块9嵌设在第一安装块7与第二安装块8之间的空间内，第三安装块9的两侧与第四安装块10分别通过左调平螺钉2、右调平螺钉3实现连接，吸嘴1与第四安装块10的下表面连接。
例如，当吸嘴1在左右方向上的距离检测数值与距离标准数值不一致时，通过转动左调平螺钉2和右调平螺钉3对吸嘴1左右方向的高度进行调整；当吸嘴1在前后方向上的距离检测数值与距离标准数值不一致时，通过转动上调平螺钉4和下调平螺钉5对吸嘴1前后方向的高度进行调整。例如，如果左测点A1的距离检测数值小于距离标准数值，则转动左调平螺钉2将左测点A1处的高度抬高。如果前测点A3距离检测数值小于距离标准数值，则转动上调平螺钉4将前测点A3处的高度抬高。需要说明的是，如果左右方向上，仅转动左调平螺钉2或右调平螺钉3无法将吸嘴1调整，则可以左调平螺钉2和右调平螺钉3配合转动进行调整。前后方向也是同理。调整后，仍然要利用激光测高模块对吸嘴1平面度进行重新检测，如果吸嘴1平面度还不符合要求，则要继续调整、继续检测，直到吸嘴1平面度符合要求。
由于吸嘴1吸取散热盖6是贴装的第一步，如果吸嘴1平面本身存在倾斜，那么吸取的散热盖6也是倾斜的，后续的贴装精度无法保证。因此，本方法首先对吸嘴1的平面度进行校准，以提高吸嘴1吸取散热盖6的平面度。
吸嘴1调平后，利用标定板对上视相机11和下视相机12进行标定。上视相机11和下视相机12主要用于视觉定位。由于真实物体是处于世界坐标系中，而图像是图像坐标系，因此，需要对上视相机11、下视相机12分别进行标定，以获得世界坐标系（三维）和图像坐标系（二维）之间的转换关系，便于后续的数据处理。例如，标定板为黑白棋盘格。
需要说明的是，上视相机11是从下往上拍摄的相机，下视相机12是从上往下拍摄的相机。芯片基板位于载板上，可以通过下视相机12对芯片基板进行拍摄，以对芯片基板进行定位。吸嘴1吸取散热盖6后，可以通过上视相机11对散热盖6进行拍摄定位。由于吸嘴1吸取散热盖6时，有可能发生吸嘴1中心并未对准散热盖6中心的情况，以及吸嘴1吸取散热盖6后，散热盖6相对于芯片基板有偏转的情况，因此，在贴装时，需要对散热盖6的位置进行校准。
例如，利用上视相机11对吸嘴1中心进行标定包括：将吸嘴1移动至上视相机11的正上方，上视相机11拍摄吸嘴1的图像；获取吸嘴1图像中的吸嘴1中心与上视相机11的视野中心之间的第一偏差值。上视相机11拍摄吸嘴1图像后，从图像中可以提取出吸嘴1的中心坐标，而上视相机11的位置是固定的，因此，上视相机11的视野中心也是固定的。因此，吸嘴1是由三轴运动机构带动移动的，虽然移动的位置是由控制模块根据要求提前设定好的，但是由于装配误差等原因会导致吸嘴1移动的位置与要求位置之间存在偏差。通过对吸嘴1中心进行标定，可以对装配误差进行补偿。
例如，利用上视相机11对吸嘴1的旋转中心进行标定包括：将吸有散热盖6的吸嘴1移动到上视相机11的上方；每次旋转角度θ1后，上视相机11拍一次照；获取散热盖6表面的上视Mark点信息，将散热盖6旋转一周进行拍照；对获得的所有上视Mark点进行拟合圆，求得的圆中心即为吸嘴1旋转轴的旋转中心。角度θ1为30°～50°。也就是说，每次旋转30°～50°后，上视相机11拍一次散热盖6的图像，旋转后Mark点的坐标位置也会发生变化，完成360°旋转后，对获得的所有上视Mark点进行拟合圆，这个拟合圆的圆心记为吸嘴1的旋转中心。
获取吸嘴1旋转产生的第二偏差值包括：在得到吸嘴1旋转轴的旋转中心后，对吸嘴1旋转轴进行机械回零；在吸嘴1旋转轴±10°范围内，每隔角度θ2，上视相机11拍一次照并定位散热盖6的上视Mark点位置；计算出散热盖6旋转过程中上视Mark点位置到旋转中心的距离，并求出所有距离的平均值；将各个角度计算出的距离减去所有距离的平均值得到吸嘴1旋转到各个角度的第二偏差值。角度θ2为0.2°～1°（例如每次旋转0.5°）。也就是说，吸嘴1旋转轴每旋转0.5°，上视相机11拍一次图像，获取散热盖6上的Mark点的坐标位置，并计算Mark点到旋转中心之间的距离值Di，吸嘴1旋转轴旋转10°后，一共可以获得20张图像（对应20个Mark点），计算20个Mark点与旋转中心之间的距离平均值Dmean，再将不同角度下获得的距离值Di减去距离平均值Dmean即为盖角度下的第二偏差值。在贴装时，利用第一偏差值和第二偏差值对散热盖6的位置进行实时补偿，可以提高贴装精度。
综上所述，本方法通过对吸嘴1平面度进行校准，再利用第一偏差值和第二偏差值对贴装位置进行补偿，能够提高散热盖6与芯片基板之间的贴装精度，从而提高产品的合格率。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要如权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种散热盖贴装工艺中的贴装精度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、校准吸嘴的平面度；
S2、利用标定板对下视相机进行标定；
S3、通过所述吸嘴吸取所述标定板，再利用所述标定板对上视相机进行标定；
S4、利用所述上视相机对吸嘴中心以及吸嘴的旋转中心进行标定，对吸嘴的旋转中心进行标定后能够得到吸嘴旋转轴的旋转中心；
S5、获取所述上视相机中心与吸嘴中心之间的第一偏差值，以及吸嘴旋转产生的第二偏差值；所述第二偏差值的获取包括：
在得到吸嘴旋转轴的旋转中心后，对吸嘴旋转轴进行机械回零；
在吸嘴旋转轴±10°范围内，每隔角度θ2，上视相机拍一次照并定位散热盖上的上视Mark点位置；
计算出散热盖旋转过程中上视Mark点位置到旋转中心的距离，并求出所有距离的平均值；
将各个角度计算出的距离减去所有距离的平均值得到吸嘴旋转到各个角度的第二偏差值；
S6、利用所述第一偏差值和第二偏差值对散热盖贴装位置进行补偿。
2.如权利要求1所述的散热盖贴装工艺中的贴装精度控制方法，其特征在于，校准吸嘴的平面度，包括：
将吸嘴移动至激光测高模块的正上方；
利用所述激光测高模块对所述吸嘴表面的多个测点进行测量得到距离检测数值；
将多个距离检测数值与距离标准数值进行一一对比，若距离检测数值与距离标准数值不一致，则表明吸嘴的平面度不符合要求，根据距离检测数值对吸嘴平面进行调整。
3.如权利要求2所述的散热盖贴装工艺中的贴装精度控制方法，其特征在于，当吸嘴在左右方向上的距离检测数值与距离标准数值不一致时，通过转动左调平螺钉和右调平螺钉对吸嘴左右方向的高度进行调整；
当吸嘴在前后方向上的距离检测数值与距离标准数值不一致时，通过转动上调平螺钉和下调平螺钉对吸嘴前后方向的高度进行调整。
4.如权利要求2所述的散热盖贴装工艺中的贴装精度控制方法，其特征在于，当对吸嘴的平面度进行调整后，重新对调整后的吸嘴平面度进行检测，若吸嘴平面仍然不符合要求，则重新进行调整直到吸嘴平面度符合要求。
5.如权利要求1所述的散热盖贴装工艺中的贴装精度控制方法，其特征在于，利用所述上视相机对吸嘴中心进行标定包括：
将所述吸嘴移动至上视相机的正上方，所述上视相机拍摄吸嘴的图像；
获取吸嘴图像中的吸嘴中心与上视相机的视野中心之间的第一偏差值。
6.如权利要求5所述的散热盖贴装工艺中的贴装精度控制方法，其特征在于，利用所述上视相机对吸嘴的旋转中心进行标定包括：
将吸有散热盖的吸嘴移动到上视相机的上方；
每次旋转角度θ1后，上视相机拍一次照；
获取散热盖表面的上视Mark点信息，将散热盖旋转一周进行拍照；
对获得的所有上视Mark点进行拟合圆，求得的圆中心即为吸嘴旋转轴的旋转中心。
7.如权利要求6所述的散热盖贴装工艺中的贴装精度控制方法，其特征在于，角度θ1为30°～50°。
8.如权利要求1所述的散热盖贴装工艺中的贴装精度控制方法，其特征在于，角度θ2为0.2°～1°。
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CB03 Change of inventor or designer information
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Inventor after: Lin Xiang

Inventor after: Chen Chen

Inventor after: Zhou Dianqiu

Inventor after: Qu Dongsheng

Inventor after: Wang Jiangkun

Inventor after: Li Changfeng

Inventor after: Huang Jiming

Inventor after: Zhao Fangqun

Inventor before: Lin Xiang

Inventor before: Chen Chen

Inventor before: Zhou Dianqiu

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Inventor before: Li Changfeng

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Inventor before: Zhao Fangqun

GR01 Patent grant
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