基于机器视觉的晶圆定位系统研究

摘要

近年来,半导体行业制造工艺持续发展,微小芯片的市场需求也急速增长,芯片尺寸、引线间距和焊盘直径不断减小,因而对封装设备的运动精度要求越来越高。传统的封装设备已无法满足需要,视觉定位技术已逐渐成为保证电子封装设备高精度运行的关键技术。本论文研制了一套基于机器视觉的晶圆定位系统,实现芯片的实时定位与对位操作。全文主要包括以下几个方面的内容:
　　一、针对晶圆定位系统的要求,对视觉系统和运动控制系统分别进行具体的设计。
　　二、论文对机器视觉技术中重要的相机标定技术进行了一定的研究,分析相机成像模型以及坐标转换关系。针对畸变小的远心镜头,应用了一种线性模型,对视觉系统进行标定。
　　三、针对芯片特点,研究了定位算法。使用背景去除法进行图像预处理,利用Canny算子进行边缘检测,提出利用边缘像素个数分离各连通区域,同时提出基于霍夫变换和最小二乘法相结合的直线检测算法进行直线检测,并利用直线检测结果计算图像中的定位点。最后利用提取到的定位信息,计算出对位操作的运动量。
　　四、编写运动控制人机交互界面,将定位算法和运动控制系统结合,实现晶圆定位系统的功能。

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第一章 绪论

1.1 课题来源与研究意义

1.2 机器视觉技术概述

1.3 国内外研究现状

1.4 本课题研究的内容

第二章 晶圆定位系统设计

2.1 系统组成以及设计原则

2.2 视觉系统设计

2.3 运动控制系统设计

2.4 本章小结

第三章 视觉系统的标定

3.1 相机基本模型

3.2 坐标变换关系

3.3 远心镜头相机模型标定

3.4 本章小结

第四章 定位算法的研究

4.1 定位标记的分类

4.2 图像预处理

4.3 边缘检测

4.4 定位点提取

4.5 对位信息的计算

4.6 本章小结

第五章 运动控制系统

5.1 基于 CPCI 总线的运动控制板卡

5.2 晶圆定位平台

5.3 运动控制系统人机交互界面

5.4 本章小结

第六章 实验结果与分析

6.1 视觉系统标定实验

6.2 直线检测算法检测精度实验

6.3 晶圆定位系统定位实验

6.4 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 研究内容总结

7.2 未来工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文