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基于VB程序的自动化控制倒装焊技术_董绪丰

  基于VB程序的自动化控制倒装焊技术_董绪丰_计算机软件及应用_IT/计算机_专业资料。S EM I C O N D U C T O R O P T O E L E C T R O N I C S o l . 3 6N o . 2 V A r . 2 0 1 5 p ?????

  S EM I C O N D U C T O R O P T O E L E C T R O N I C S o l . 3 6N o . 2 V A r . 2 0 1 5 p ?????????????????????????????????????????????????? 材料 、 结构及工艺 基于 V B 程序的自动化控制倒装焊技术 董绪丰 ,杜 林 ( ) 重庆光电技术研究所 , 重庆 4 0 0 0 6 0 摘要: 分析了 F C 1 5 0倒装焊设备用于生产时存在的弊 介绍了倒装焊工艺的 原 理 和 流 程 , , ( ) 、 端 讨论了一种以 V 从而实现自动控制设 i s u a l B a s i cV B 语言模拟鼠 标 键 盘 输 入 判 断 窗 口 状 态 , 实 现 了 一 键 倒 装 焊 工 艺, 使倒装焊工艺流程中人工操作所占时间比重从 3 备的方 法 , 0% 下 降 到 同时也解决了使用设备的语言障碍问题 。 1 3% , 关键词 : F C 1 5 0 倒装焊 ;自动化控制 ; ( ) 中图分类号 : TN 4 0 5 文献标识码 :A 文章编号 :1 0 0 1-5 8 6 8 2 0 1 5 0 2-0 2 2 6-0 3 A u t o m a t i z a t i o n o f F l i C h i B o n d i n T e c h n o l o B a s e d o n V B P r o r a m p p g g y g , D ONG X u f e n DU L i n g ( , C h o n i n O t o e l e c t r o n i c s R e s e a r c h I n s t i t u t e C h o n i n 4 0 0 0 6 0, C H N) g q g p g q g : A b s t r a c t h e t h e o r a n d o f f l i c h i b o n d i n w e r e i n t r o d u c e d .T h e e x i s t i n r o c e s s T - y p p g g p o f F C 1 5 0f l i c h i b o n d e r u s e d f o r w e r e a n a l z e d . A m e t h o d f o r a u t o m a t i c l r o b l e m s r o d u c t i o n - p p y y p p c o n t r o l l i n t h e d e v i c e w a s d i s c u s s e d b s i m u l a t i n t h e i n u t s o f t h e k e b o a r d a n d m o u s e a n d g y g p y u d i n t h e s t a t e s o f w i n d o w s b a s e d o n V i s u a l B a s i c l a n u a e .O n e k e b o n d i n r o c e s s i s - j g g g g y g p , r o o r t i o n r o c e s s r e a l i z e d t h u s t h e t i m e o f m a n u a l o e r a t i o n i n t h e w h o l e d e c r e a s e s f r o m 3 0%t o p p p p r o b l e m a n d t h e l a n u a e b a r r i e r o f u s i n F C 1 5 0i s a l s o r e s o l v e d . 1 3% , p g g g : ; K e w o r d s f l i c h i a u t o m a t i c c o n t r o l F C 1 5 0 - p p; y 0 引言 焦平 面 器 件 包 含 探 测 器 阵 列 和 读 出 电 路 , 探测 、 、 器通常由化合物半导体构成 , 如I n G a A s H C d T e g 读出电 路 通 常 为 硅 基 电 路 , 两者之间采用 I n S b等, 通过倒装焊的工艺方式形成 铟凸点作为互连材 料 , 将探 测 器 采 集 的 信 号 电 流 传 导 到 读 有效的电连接 , 出电路 。 焦平面成 像 技 术 可 以 用 于 军 事 成 像 、 工艺 控制 、 医疗诊断 、 化学过程监控 、 天文学等领域 。 倒装焊作为焦平面器件的重要工艺对设备精度 要求较高 , 精度在 ±1μ m 的半自动倒装焊设备售价 在5 而同样精度的全自动设备价 0 0 万人民币以 上 , 格则是半自动设备价格的一倍以上 。 本文针对在半自动倒装焊设备条件下的自动化 生产需求 , 提出 了 一 种 采 用 V B 程序模拟控制设备 收稿日期 : 2 0 1 4-0 6-2 6. ·2 2 6· 操作的方 法 , 并在 F C 1 5 0倒装焊机上调试运行成 功 。 此方法 对 于 一 般 P C 端控制的设备具有通用 性, 可以提高此类半自动设备的自动化程度 , 从而提 高工艺的一致性和工艺效率 。 1 倒装焊工艺原理和设备 1. 1 倒装焊原理和特点 倒装焊工艺是将芯片有源面面向基板的贴装技 术, 如图 1 所 示 , 其 特 点 是: 连 线 路 径 短、 寄生阻抗 低, 具有良好的电学性质和抗电磁干扰能力 ; 在凸点 图 1 倒装互连结构示意图 《 半导体光电 》 2 0 1 5 年 4 月第 3 6 卷第 2 期 董绪丰 等 : B 程序的自动化控制倒装焊技术 基于 V ?????????????????????????????????????????????????? 阵列达到一定规模后还具有很高的机械可靠性和热 1] 。 传导特性 [ 2V B 语言简介 , 是 M V B的全称是 V i s u a l B a s i c i c r o s o f t提 供 的W i n d o w s应 用 程 序 开 发 工 具 , V i s u a l是 视 觉 的 , 即可视 化 程 序 设 计 。B a s i c是 指 B A S I C( B e i n n e r s g ) 语 言, 它是 A l l P u r o s e S m b o l i t I n s t r u c t i o n C o d e p y 一种在计 算 机 技 术 发 展 历 史 上 应 用 最 为 广 泛 的 语 言 。V B 在原有的 B A S I C 语言的基础上进一步发 展, 至今包含了数 百 条 语 句 、 函 数 及 关 键 词, 其中很 ( 多和 W 图形界面) 有 直 接 关 系。 专 业 i n d o w s GU I 人员可以用 V B 实现其他任何 W i n d o w s编 程 语 言 的功能 , 而初学者只 要 掌 握 几 个 关 键 词 就 可 以 建 立 2] 。 实用的应用程序 [ 1. 2 倒装焊互连流程 倒装焊设备与一般贴装设备的运行方式类似 ( , 精度高一个数量级以上 ) 整个工艺流程包含上料 、 、 对位 ( 找平 ) 互 连 和 下 料 四 个 环 节。 由 于 倒 焊 互 连 , 精度要求较高 ( 小于等于 3μ 如果采用图像识别 m) 对芯片 和 基 板 的 材 料 表 面 状 态 要 求 比 的方式对位 , 较苛刻 , 需要材料表 面 反 光 性 能 好 ; 图形线条( 线宽 较小 ) 清晰 ; 多个参 考 标 记 绝 对 共 面 , 以保证对位的 高精度 。 另外 , 基于 此 类 应 用 开 发 的 全 自 动 设 备 造 难 以 控 制 产 品 成 本。因 此, 在 实 际 生 产 中, 价偏 高 , 高精度倒装焊工艺 主 要 还 是 采 用 半 自 动 设 备 , 如图 2 所示 。 3 工艺过程优化 3. 1 优化的思路 在生 产 过 程 中 , 操作者在软件菜单内选取相应 控制设备 动 作 以 完 成 整 个 倒 焊 过 程 。 由 于 工 指令 , 艺条件已经固化 , 无需更改参数 , 整个生产过程只是 对倒装焊设备进行 了 一 系 列 鼠 标 键 盘 的 重 复 操 作 。 图 2 半自动倒装焊对位示意图 这样的操作实际上可以通过某种方式 “ 录制 ” 整个操 作过程 , 然后在每次 进 行 工 艺 时 “ 播 放” 这一系列操 作过程即可 。 这种思 路 与 O 宏 f f i c e办 公 软 件 中 的 “ 命令 ” 类似 , 将事先设定好的一系列操作流程放在需 以达到简化重复劳动的目的 。 要的地方执行 , 3. 2 使用 V B 程序控制设备 通过 V 可以模拟鼠标 、 键盘的 B 语言中的命令 , 各种操作 , 根据倒装焊过程中的操作顺序 , 将所有的 键盘指令 都 转 化 为 V 鼠标 、 B 命令编制成一个可执 , 录制 ” 的 效果 , 行的 V B 程序 即可实现先前提到的 “ 重复运行这个程序即可达到自动操作设备的目的 。 经过多年的 发 展 和 积 累 , 人们针对 V B 语言开 发了许多插件 , 这些插件将某些实用的功能模块化 , 使用户无需编写大 量 代 码 , 而只需通过设定其中的 必要 参 数 , 即 可 实 现 所 希 望 的 功 能。 按 键 精 灵 ( ) 就 是 这 样 一 款 插 件, 该插件主要针 Q u i c k M a c r o 对鼠标 、 键盘控制命令部分进行简化 。 3. 2. 1 模拟鼠标键盘操作 通 F C 1 5 0 的操作指 令 均 集 成 在 同 一 个 界 面 上 , 过选取对应指令操控设备 。 对应的操作主要涉及到 4] ( ) 。 表1 以下四类 [ 1. 3F C 1 5 0 生产应用中的弊端 F C 1 5 0 倒焊机 是 一 台 基 于 W i n d o w s操 作 系 统 的半自动 倒 装 焊 设 备 。 该 设 备 的 特 点 是 灵 活 性 较 采用开放式软件控制方法 , 即将设备工作流程细 强, 分为若干个独立的 命 令 单 元 进 行 控 制 , 每个单元可 以进行详细的参数 设 置 , 能够很方便地调整工艺参 数, 以应对多种规格器件不同的倒装焊工艺 , 是一款 非常适合工艺开发的设备 。 但就生产角度而言 , 工艺条件和流程均已固化 , 无需调整 。 在这种 情 况 下 , 开放式控制方法的弊端 就凸显出来 , 即使是重复相同的工艺流程 , 仍然需要 对工艺中每一个动作参数进行重新设置 。 整个倒装 焊生产过程实际上就变成了操作人员逐个重复向设 备下达所有命令的过程 。 从操 作 方 式 而 言 , 通过人工方式来完成上述操 作, 其效率和准 确 性 的 波 动 很 大 。 长 时 间 工 艺 过 程 中, 极易因操作者注意力分散导致工作效率下降 , 甚 使用的门 至出现误操作 。 由 于 设 备 是 全 英 文 界 面 , 槛也较高 , 需要操作者有一定的英文基础 , 对工艺和 设备也必须有较高的熟悉程度 。 ·2 2 7· S EM I C O N D U C T O R O P T O E L E C T R O N I C S o l . 3 6N o . 2 V 表 1 四类主要操作和对应代码 操作内容 鼠标移动至屏幕某坐标点 鼠标左键单击 键盘输入某键值 等 待 一 定 时 间( x 秒) 对应代码 数值为屏幕上的坐 M o v e T o 1 0 0, 2 0 0( 标值, 可 调) 数值为点击次数, 可 调) L e f t C l i c k 1( , 可 调) K e P r e s s“ A” 1( A 为键值, 1为次数, y , 数值为延迟时间, 单位 m 可 调) D e l a 1 0 0 0( s y A r . 2 0 1 5 p ?????????????????????????????????????????????????? 方法 , 判断窗口所在位置的颜色来判断窗口的状态 。 判断 坐 标 点 颜 色 的 语 句 是 G e t P i x e l C o l o r( 1 0 0, ) , 数值为坐标值 。 2 0 0 判断找平窗口状态的源代码如下 : ( ) G e t C o l o r =G e t P i x e l C o l o r 8 7 0, 6 0 0 ( )= G Wh i l e G e t P i x e l C o l o r 8 7 0, 6 0 0 e t C o l o r D e l a 1 0 0 y W e n d 将这 一 段 代 码 插 入 对 位 找 平 前 后 程 序 之 间 , 当 开始进行对位找平 的 操 作 时 , 程序就通过循环间隔 ) 坐标点的颜色进行不停 1 0 0m s对屏幕上 ( 8 7 0, 6 0 0 程序判断到该点 的采样 。 当操作结 束 窗 口 关 闭 时 , 的颜色发生变化时 循 环 结 束 , 控制后续操作的代码 自动启动 。 3. 3 优化效果 ( 经过两次优化后 , 操 作 流 程 最 终 简 化 为: 启 1) ( 动V 对位 、 找平 ( 结束后 V B 程序开始工艺 ; 2) B程 ; 序自动启动倒装焊 ) 重 复 1~2 步 骤 。 整 个 流 程 中 如图 3 所示 , 倒 人工干预的时间和比重都大大减少 , 焊工艺的自动化程度得到提升 。 以“ 抓取芯片至 上 臂 ” 的 操 作 为 例, 将所需的操 源代码如下 : 作转化为程序代码 , M o v e T o 6 0, 2 0 0: D e l a 1 0: L e f t C l i c k 1: D e l a 1 0 0 0 y y M o v e T o 6 0, 5 7 0: D e l a 1 0: L e f t C l i c k 1: D e l a 1 0 0 0 y y M o v e T o 3 5 0,5 7 0: D e l a 1 0: L e f t C l i c k 1: D e l a y y 1 0 0 0 " ,1: D n t e r e l a 5 0 0: K e P r e s s" K e P r e s s" E y y y ", E n t e r 1 ( 注: 代码中的冒号是同一行中多条语句之间的分隔 。 符) 、 ( 以上代码 模 拟 了 鼠 标 在 屏 幕 上 ( 6 0, 2 0 0) 6 0, ) 、 ( ) 三个位置的点击和之后键盘两次回 5 7 0 3 5 0, 5 7 0 车的输入 。 通过以 上 操 作 , 设备开始执行抓取芯片 可 以 将 其 他 操 作 步 骤 也 代 码 化。通 的操作 。 同理 , 过V 倒装焊操作流程由 1 B 程序自动控制设备 , 3步 操作减少到 5 步 , 起到了简化操作的效果 。 3. 2. 2 监控窗口颜色变化 从程 序 运 行 的 效 果 来 看 , 倒焊过程中芯片和基 板需要进行 对 位 找 平 , V B 程序运行至找平步骤时 有一次中断 , 当对位 操 作 完 成 后 需 手 工 激 活 程 序 继 续运行 , 整个流程还不流畅 , 有继续优化的空间 。 为 衔接找平前后的这 两 段 程 序 , 需要设置一个触发后 一段程序自启动的机制 。 ( 程序中 D 延时 ) 语句从本质上讲也是一个 e l a y 程序运行时的控制 语 句 , 即后续代码在指定时间后 找平这个步骤的操作是人工 自动运行 。 但是对 位 、 每次所花费的时间不能保证完全一致 ; 如果 完成的 , 延时设置过短则可 能 对 位 操 作 尚 未 完 成 ; 如果延时 设置过长则运行 效 率 被 降 低 了 。 因 此 , 采用设置延 时的办法来控制找平步骤后程序自启动不是最佳的 方法 。 F C 1 5 0 在进行找平时会打开一个找平的软件窗 口, 找平结 束 时 这 个 窗 口 将 自 动 关 闭 , 利用这一特 性, 可以通过判断窗 口 是 否 消 失 作 为 后 续 程 序 的 触 可以通过软件 发器 。 判断窗口状 态 的 方 法 有 很 多 , 中发出的关闭窗口 的 指 令 进 行 判 断 , 也可以通过窗 口的句柄进行判断 。 这里采用的是最直观最简便的 ·2 2 8· 图 3 倒装焊工艺流程优化前后比较 新流程中优化省略的部分正好是原来操作中容 易失误的环节 , 由V B 程序完成该环节操作的准确 性达到 9 杜 绝 了 人 为 因 素 造 成 的 误 操 作; 9% 以 上 , 由于操作步骤减少 , 操作人员可以更加专注于对位 、 找平操作 , 倒装焊的质量也因此得到提高 ; 新流程操 作时无需接触设备本身界面 , 因此 , 降低了操作人员 使用该设备的门槛 。 ( 下转第 2 3 2 页) S EM I C O N D U C T O R O P T O E L E C T R O N I C S o l . 3 6N o . 2 V A r . 2 0 1 5 p ] : 保领域中 的 应 用 [ 装 备 环 境 工 程, J . 2 0 1 1, 8( 2) 1 0 5 - 1 0 9. [ ] 祝 西 里. 电磁场计算中的时域有限差分法 8 王长清 , [ M] .北京 :北京大学出版社 , 1 9 9 4: 1 2 0 1 4 0. - [ ] 李庆, 曹 金 利. 室温水溶液法制备 C 9 u 张宇, 2O 纳 ] : 米颗粒及其光催化 性 能 [ J .表 面 技 术 , 2 0 1 3, 4 2( 3) 7 5 7 7. - [ ] 高 四 ,张 伟 , 等 .纳米碳孔金属化直接电 1 0 段远富 , ] ( ) : 镀技术 [ 装备环境工程 , J . 2 0 1 3, 1 0 1 1 1 4 1 1 7. - [ ] 1 1 o o n d i D, S u b r a m a n i a n R, O t o o n i M, e t a l . S n t h e s i s P y i l v e r a n o a r t i c l e s a s e r l i u i d s o l i d o f s n b l - - p y q a i n t e r a c t i o n t e c h n i u e[ J] . S u t .T r a n s .J a . I n s t . q p p p , ( ): M e t a l s 1 9 9 8, 6 2 8 9 1 0 4. - [ ] : 1 2 r e u n d P L, S i r o M.C o l l o i d a l c a t a l s i s t h e e f f e c t F p y ] , s o l s i z e a n d c o n c e n t r a t i o n[ J . J .P h s .C h e m. o f y ) : 1 9 8 5, 8 9( 7 1 0 7 4 1 0 7 7. - [ ] 1 3 a k e n a k a M M. S u r f a c e e n h a n c e d R a m a n s c a t t e r i n T g o l d a r t i c l e s[ c i t r a t e i o n s a d s o r b e d o n s o l J] . o f g p , ( / ) : 1 9 8 2, 1 1 9 2 3 1 5 0 1 5 8. S u r f . S c i . - [ ] 1 4 r o w n K R, N a t a n M J . H d r o x l a m i n e s e e d i n o f B y y g c o l l o i d a l A u n a n o a r t i c l e s i n s o l u t i o n a n d o n s u r f a c e s p [ ] , ) : J . L a n m u i r 1 9 9 8, 1 4( 4 7 2 6 7 2 8. - g [ ] 杨 欢 ,刘娟 意 .金 属 纳 米 结 构 的 形 状 对 其 1 5 马文英 , ] : 消光 特 性 的 影 响 研 究 [ 光 学 学 报, J . 2 0 1 0, 3 0( 9) 2 6 2 9 2 6 3 3. - ?????????????????????????????????????????????????? 底的增强性能进 行 了 实 验 验 证 。 测 试 结 果 表 明 , 金 颗粒粒径越大 , 拉 曼 信 号 越 强。 这 种 基 底 制 备 方 法 简单 , 应用前景 广 阔 。 实 验 中 还 有 很 多 需 要 改 进 的 将来可以通过 优 化 碳 纳 米 管 的 分 布 和 控 制 金 地方 , 纳米颗粒的尺寸进一步增强拉曼信号 。 参考文献 : [ ] , ,H ,e 1 h a n L i n L a n X i n o u i r a t a A k i h i k o t a l . Z g g g g y W r i n k l e d o l d n a n o o r o u s f i l m s w i t h u l t r a h i h s u r f a c e g p g R a m a n s c a t t e r i n e n h a n c e m e n t[ J] .A C S e n h a n c e d g , ( ) : N a n o . 2 0 1 1, 5 6 4 4 0 7 4 4 1 3. - [ ] 2 e k h a r P K, R a m i r N S, B h a n s a l i S.M e t a l d e c o r a t e d S g :a n a n o w i r e s n a c t i v e s u r f a c e e n h a n c e d R a m a n s i l i c a s u b s t r a t e f o r c a n c e r b i o m a r k e r d e t e c t i o n[ J] . P h s . y ) : 2 0 0 8, 1 1 2( 6 1 7 2 9 1 7 3 4. C h e m. C, - [ ] , ,D 3 a n T i e H u X i a o e o n S h a o u n . S u r f a c t a n t l e s s W g g g j s n t h e s i s o f m u l t i l e s h a e s o f o l d n a n o s t r u c t u r e s a n d y p p g ] s h a e d e e n d e n t S E R S s e c t r o s c o J .P h s . t h e i r p p p p y[ y ( ) : C h e m. B, 2 0 0 6, 1 1 0 3 4 1 6 9 3 0 1 6 9 3 6. - [ ] 4 b d e l s a l a m M E, M a h a a n S, B a r t l e t t P N,e t a l . A j S E R S a t s t r u c t u r e d a l l a d i u m a n d l a t i n u m s u r f a c e s p p [ ] ,2 :7 J .J .Am.C h e m.S o c . 0 0 7,1 2 9( 2 3) 3 9 9 - 7 4 0 6. [ ] ,R 5 a n J i a o c k m a n J D, C i e s i e l s k i P N, e t a l . Y g y o l d P a t t e r n e d a n o o r o u s s n f f e c t i v e E R S n g a a e S p [ ] , : J .N a n o t e c h n o l . 2 0 1 1, 2 2( 2 9) 2 9 5 3 0 2 1 t e m l a t e - p 2 9 5 3 0 2 6. [ ] 秦伟超 . 低温等离子体对碳纳米管表 面 改 性 的 6 常兰, ] ( ) : 研究进展 [ 表面技术 , J . 2 0 1 3, 4 2 6 7 8 8 2. - [ ] 杨 骥, 曹 礼 梅. 碳纳米管的制备方法及在环 7 李锐, 作者简介 : , 赖春红 ( 女, 四川三台人 , 讲师 , 博士研 1 9 8 1- ) 究生 , 研究方向为集成光学器件制备 、 光谱分析 。 : E-m a i l l a i c h 8 1 0 6@1 6 3. c o m 櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩櫩 ( 上接第 2 参考文献 : 2 8 页) 4 总结 通过 V B 配合插件编写应用程序控制基于 有效减 W i n d o w s环境下的设备软 件 方 法 简 单 实 用 , 少F 降低了 工 艺 一 致 性 的 波 C 1 5 0 倒焊机的操作量 , 动, 同时也解决了进口设备语言障碍的问题 , V B程 获得了更加实用的 序摆脱了设备软件 自 身 的 限 制 , 自动化生产流程 。 随着数字化设备不断的发展 , 基于 W i n d o w s系 统开发的设备将越来越多 。 采用 V B 二次开发提高 设备自动化程度的方法将适用于更多的设备 。 [ ] 超大规模红 外 器 件 混 成 互 连 的 新 设 备 与 新 方 1 谢珩. ] ( ) : 法[ 激光与红外 , J . 2 0 1 3, 4 3 9 6 3 6 6. - [ ] 李惠然 . 北京: 2 V i s u a l B a s i c程序设计基 础 [ M] . 柴欣, 中国铁道出版社 , 2 0 0 4: 1. [ ] 3 E T C o m a n . S o f t w a r e I n t e r f a c e F C 1 5 0U s e r G u i d e S p y [ V 7 0 H] . 2 0 0 9: 1 7 2 3 0 9. - [ ] 刘 颖 .V 北 京: 清华大学 4 i s u a l B a s i c 6. 0[ M] . 常晓波 , 出版社 , 2 0 0 4: 1 8 9 1 9 5. - 作者简介 : , 董绪丰 ( 男, 工 程 师, 1 9 8 3- ) 2 0 0 6年毕业于四 主要 从 事 焦 平 面 阵 列 器 件 的 倒 装 焊 川大学物理系 , 工艺研究 。 : E-m a i l f o x m a i l . c o m l s @ p p q ·2 3 2·

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