高精度自動(dòng)貼片機(jī)是通過自動(dòng)移動(dòng)的貼裝頭把表面貼裝元件準(zhǔn)確地放置到指定位置的一種設(shè)備，它在MCM（multi chip module），MEMS（micro elec—tro mechanical system），MOEMS（micro optical elec—tro mechanical systems）和三維封裝等精度要求高、工藝復(fù)雜的場合有著廣泛的應(yīng)用。
　　高精度自動(dòng)貼片機(jī)的定位方式有機(jī)械定位 2、視覺定位[0-8 、 激光定位[ ～¨ 等幾種。視覺定位采用高倍數(shù)成像系統(tǒng)及圖像處理技術(shù)，使定位精度和貼片效率顯著提高，是目前占主導(dǎo)地位的定位方式?；谝曈X定位的自動(dòng)貼片機(jī)示意圖如圖1所示 其中貼裝頭沿Z方向上下移動(dòng)，主工作臺(tái)沿X，y方向移動(dòng)，并可繞 軸轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)工作臺(tái)沿X，y，Z方向移動(dòng)。貼片的工作流程為：上下料系統(tǒng)（未在圖中畫出）把芯片和基底分別放置到貼裝頭和主工作臺(tái)上； 方向移動(dòng)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)工作臺(tái)、貼裝頭直至能清晰地捕捉到基底和芯片的圖像；x，Y方向移動(dòng)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)工作臺(tái)和主工作臺(tái)。使芯片、基底進(jìn)入視場范圍；由視覺系統(tǒng)測量芯片和基底上的定位標(biāo)志的位置偏差；根據(jù)視覺系統(tǒng)測量結(jié)果，移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)主工作臺(tái)使基底到達(dá)目標(biāo)位置，移動(dòng)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)工作臺(tái)使光學(xué)系統(tǒng)退出工作區(qū)域，貼裝頭作垂直運(yùn)動(dòng)使芯片和基底接觸；控制溫度、壓力等工藝參數(shù)，并貼片；由上下料系統(tǒng)放下貼好的產(chǎn)品。
　　
　　2 視覺自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的構(gòu)成和原理貼片機(jī)視覺自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)如圖2所示。它由光學(xué)系統(tǒng)、CCD成像單元、圖像采集卡、圖像處理單元、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等組成。其中光學(xué)系統(tǒng)的光路圖如圖3所示，通過控制兩個(gè)環(huán)形光源的明滅，可由同一套物鏡和CCD分別攝取芯片和基底的圖像。在對(duì)準(zhǔn)過程中，控制單元根據(jù)圖像處理單元得到的芯片、基底圖像的清晰度和一定的路徑規(guī)劃算法，分別調(diào)整芯片、基底與光學(xué)系統(tǒng)的距離，完成光學(xué)系統(tǒng)的自動(dòng)對(duì)焦。此后，圖像處理單元利用圖像的不變矩對(duì)采集到的圖像進(jìn)行模式識(shí)別，以確定定位標(biāo)志是否在鏡頭的視場之內(nèi)。若定位標(biāo)志已在視場之內(nèi)，則轉(zhuǎn)下一步進(jìn)行定位標(biāo)志的對(duì)準(zhǔn)，否則繼續(xù)調(diào)整工作臺(tái)的位置并判斷定位標(biāo)志是否在視場之內(nèi)。最后，圖像處理單元利用點(diǎn)模式匹配算法測量基底、芯片上定位標(biāo)志的相對(duì)位置，控制單元調(diào)整主工作臺(tái)，完成芯片和基底的對(duì)準(zhǔn)。
　　
　　3 定位標(biāo)志存在性判斷
　　3.1 原理及其算法判斷圖像是否存在特定的定位標(biāo)志實(shí)質(zhì)上是一個(gè)二維圖像的模式識(shí)別問題。存在特定定位標(biāo)志的圖像屬于一個(gè)模式類，其它圖像屬于另一個(gè)模式類。
　　分類的依據(jù)是通過圖像處理算法得到圖像特征。本文采用圖像的不變矩進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別。
　　3.2 實(shí)驗(yàn)用CCD采集一系列十字又定位標(biāo)志圖像和其它常用定位標(biāo)志圖像，如圖4所示。根據(jù)以上算法對(duì)圖像進(jìn)行識(shí)別。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)距離閾值取值較小時(shí)，無誤判情況發(fā)生，可以達(dá)到定位標(biāo)志存在性判斷的目的。
　　
　　4 定位標(biāo)志的對(duì)準(zhǔn)
　　4.1 自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)概述假設(shè)圖4（。d）為芯片上定位標(biāo)志的圖像，圖4（b）為基底上定位標(biāo)志的圖像，那么對(duì)準(zhǔn)的目的就是：測量兩個(gè)定位標(biāo)志的相對(duì)位置（標(biāo)志的偏轉(zhuǎn)角度和中t2,點(diǎn)的偏移量），并以此控制主工作臺(tái)沿 ，Y方向的移動(dòng)和繞：軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，使兩個(gè)定位標(biāo)志在圖像中的位置相同。
　　傳統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)技術(shù)主要采用模板匹配算法。雖然該算法精度較高，但是它難以處理伸縮、旋轉(zhuǎn)、對(duì)比度變化、目標(biāo)物體被部分遮擋等復(fù)雜情況下的位置測量。點(diǎn)模式匹配是視覺測量中的一種新方法，它在輸入圖像伸縮、旋轉(zhuǎn)、平移、目標(biāo)物體被部分遮擋等情況下。能有效地完成兩個(gè)特征點(diǎn)集的匹配，得到點(diǎn)集間的相對(duì)位置：同5是自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)的流程圖。
　　4.2 特征點(diǎn)集的提取特征點(diǎn)集是能正確反映定位標(biāo)志位置的點(diǎn)的集合，在本文的應(yīng)用背景下，定位標(biāo)志的邊緣點(diǎn)是很好的選擇。為提取定位標(biāo)志的特征點(diǎn)集，首先利用Otsu算法對(duì)圖像進(jìn)行分割，然后利用∞bel邊緣檢測算法得到定位標(biāo)志的邊緣點(diǎn)。
　　4.3 點(diǎn)模式匹配點(diǎn)模式匹配的算法有很多，Li利用幾何不變量來進(jìn)行點(diǎn)模式匹配[¨]，Spirkovska和Reid利用高階神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[15]來進(jìn)行點(diǎn)模式匹配，Stockman等人利用聚類算法 16 3來進(jìn)行點(diǎn)模式匹配等。雖然這些算法能解決點(diǎn)模式匹配的問題，但計(jì)算量很大。
　　CHENG等人提出的快速點(diǎn)模式匹配算法ll 7_計(jì)算效率較高，能滿足自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)的要求。
　　4.3.1 點(diǎn)模式匹配的定義在二維圖像中，特征點(diǎn)用（ Y）坐標(biāo)表示，點(diǎn)集P和Q被定義為。
　　4.3.2 計(jì)算流程利用定理，點(diǎn)集問的匹配轉(zhuǎn)化為矢量集間的匹配，待確定的參數(shù)由4個(gè)減少到了2個(gè)。由于自動(dòng)對(duì)焦保證了每次采集到的定位標(biāo)志具有相同的大小，因此可以認(rèn)為S始終等于1。所以此時(shí)矢量集之間的配準(zhǔn)函數(shù)可用G（0）表示。根據(jù)參數(shù)0找出所有的匹配點(diǎn)對(duì)后，由最小二乘法精確地確定出點(diǎn)集之間的匹配參數(shù)t t 和0。
　　
　　5 結(jié)論
　　工作效率是貼片機(jī)的一個(gè)重要的性能指標(biāo)，目前計(jì)算效率還有待進(jìn)一步提高，壓縮邊緣點(diǎn)的數(shù)量是針對(duì)這一問題的有效措施。如果利用亞像素邊緣檢測技術(shù)提取特征點(diǎn)，則該方法的測量精度可以得到進(jìn)一步地提高。