面向MEMS自動(dòng)引線鍵合的顯微視覺系統(tǒng)研究.pdf

1、引線鍵合是MEMS器件加工中應(yīng)用最為廣泛的一種封裝工藝，現(xiàn)有的MEMS引線鍵合絕大多數(shù)是由操作者在顯微鏡下手工操作完成，操作者的經(jīng)驗(yàn)和精神狀態(tài)直接影響引線工藝的一致性和成品率。隨著MEMS技術(shù)逐漸進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段，對(duì)引線鍵合的自動(dòng)化和批量化提出了更高的要求。
　　本文將基于變倍顯微物鏡的顯微機(jī)器視覺系統(tǒng)引入引線鍵合工藝流程，利用其變倍特性解決了顯微視覺精度與視野范圍不能兼顧的問題。將采集得到不同放大倍數(shù)時(shí)鍵合器件的清晰圖像經(jīng)過各

2、種圖像處理程序識(shí)別并分離出鍵合目標(biāo)，通過一種“全局粗定位、局部精定位”的坐標(biāo)變換方式完成了鍵合目標(biāo)在操作空間中的精確定位。最后根據(jù)這種定位方法研制了面向MEMS的全自動(dòng)引線鍵合設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了MEMS引線鍵合工藝的自動(dòng)化。
　　首先，本文在分析了MEMS器件的特點(diǎn)及鍵合要求后，建立了基于連續(xù)變倍顯微物鏡的顯微視覺定位系統(tǒng)，成功解決了大視野、高精度顯微視覺定位的關(guān)鍵技術(shù)。全局粗定位、局部精定位的方式保證了定位效率，也為自動(dòng)化引線鍵合設(shè)備

3、的研制提供了理論依據(jù)。
　　為了保證快速采集到鍵合器件的清晰圖像，通過對(duì)調(diào)焦評(píng)價(jià)函數(shù)特征的分析，選擇能夠適應(yīng)各個(gè)放大倍數(shù)顯微圖像的梯度作為系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)焦評(píng)價(jià)函數(shù)；針對(duì)三維器件說明了調(diào)焦窗口正確放置的原則和必要性；分析了變倍過程中聚焦平面位置的變化規(guī)律，提高了自動(dòng)調(diào)焦的效率。綜合以上三個(gè)方面，實(shí)現(xiàn)了變倍顯微鏡下三維目標(biāo)高效自動(dòng)調(diào)焦。
　　對(duì)于低放大倍數(shù)下的全局圖像，主要利用形態(tài)學(xué)中的腐蝕膨脹操作、自動(dòng)閾值分割、區(qū)域標(biāo)記等技術(shù)完