自動(dòng)分選設(shè)備系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

自動(dòng)分選設(shè)備系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)楊超;劉丹;鄭佳晶;楊帆【摘要】介紹了自動(dòng)分選設(shè)備的系統(tǒng)軟件及控制時(shí)序的設(shè)計(jì)方案，通過分析系統(tǒng)硬件機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)，根據(jù)設(shè)備運(yùn)行特點(diǎn)，設(shè)計(jì)控制時(shí)序，成功完成了系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，測(cè)試證明設(shè)備運(yùn)行精度高、速度快，運(yùn)行可靠穩(wěn)定.【期刊名稱】《電子工業(yè)專用設(shè)備》【年(卷)，期】2016(045)001【總頁數(shù)】5頁(P34-38)【關(guān)鍵詞】自動(dòng)分選排片設(shè)備;控制軟件;運(yùn)行時(shí)序【作者】楊超;劉丹;鄭佳晶;楊帆【作者單位】北京中電科電子裝備有限公司，北京100176;北京中電科電子裝備有限公司，北京100176;北京中電科電子裝備有限公司，北京100176;北京中電科電子裝備有限公司，北京100176【正文語種】中文【中圖分類】TN605自動(dòng)分選機(jī)的功能是將一張晶圓上具有不同特性的芯片從藍(lán)膜(或UV膜)上分別挑選出來放入到不同的Tray盒中，從而方便下道工序的使用。通常，自動(dòng)分選機(jī)的來料為通過探針測(cè)試臺(tái)測(cè)試過的晶圓，這些經(jīng)過測(cè)試的晶圓芯片或是被打上墨點(diǎn)或是帶有MAP文件。傳統(tǒng)的挑選方法是經(jīng)過解膠后由人工挑選，這種方法雖然可靠但效率極低且只能處理表面特征有差異的芯片，對(duì)表面特征相同但在電極性或其他不同特性的芯片則無法處理，為了解決以上問題自動(dòng)分選排片機(jī)也就應(yīng)運(yùn)而生。1.1整機(jī)結(jié)構(gòu)自動(dòng)分選機(jī)可分為運(yùn)動(dòng)部件，機(jī)器視覺，人機(jī)交互三部分。其中，運(yùn)動(dòng)部件由旋轉(zhuǎn)臂及頂針機(jī)構(gòu)、晶片臺(tái)機(jī)構(gòu)和工作臺(tái)機(jī)構(gòu)組成；機(jī)器視覺部分由相機(jī)、鏡頭和光源組成；人機(jī)交互由工控機(jī)、顯示器、鼠標(biāo)和鍵盤組成。旋轉(zhuǎn)臂及頂針機(jī)構(gòu)由三個(gè)電機(jī)組成，晶片臺(tái)機(jī)構(gòu)由三個(gè)電機(jī)組成，工作臺(tái)機(jī)構(gòu)由2個(gè)或4個(gè)電機(jī)組成。其中，旋轉(zhuǎn)臂及頂針機(jī)構(gòu)、晶片臺(tái)機(jī)構(gòu)和工作臺(tái)1由一張8軸運(yùn)動(dòng)控制卡控制，工作臺(tái)2作為可選項(xiàng)由一張4軸運(yùn)動(dòng)控制卡控制。兩路USB接口的相機(jī)分別負(fù)責(zé)晶片臺(tái)、工作臺(tái)的圖像識(shí)別定位。運(yùn)動(dòng)控制卡、相機(jī)和顯示器全部連接到工控機(jī)上，系統(tǒng)軟件在工控機(jī)上運(yùn)行，系統(tǒng)軟件通過邏輯控制完成整機(jī)的協(xié)調(diào)作業(yè)。如圖1所示。1.2工藝流程對(duì)于一臺(tái)新的晶圓自動(dòng)分選機(jī)的工作流程依次是晶片臺(tái)側(cè)上料，根據(jù)芯片尺寸調(diào)節(jié)鏡頭倍率，設(shè)置晶片臺(tái)側(cè)芯片間距，設(shè)置晶片臺(tái)側(cè)圖像模板，導(dǎo)入MAP文件，將MAP文件中需要挑選的BIN的種類設(shè)為合格。工作臺(tái)側(cè)上Tray盤，根據(jù)工作臺(tái)Tray內(nèi)碗杯大小調(diào)節(jié)鏡頭倍率，設(shè)置Tray盤位置間距，設(shè)置Tray盤內(nèi)碗杯位置間距，設(shè)置工作臺(tái)側(cè)模板圖像，工作臺(tái)掃描觀察設(shè)置是否正確。根據(jù)芯片厚度調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)臂吸、固晶高度。將MAP文件的首點(diǎn)與晶圓實(shí)際首點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)并下載MAP文件參數(shù)，選擇晶片臺(tái)、工作臺(tái)運(yùn)行方向，自動(dòng)運(yùn)行先判斷MAP文件當(dāng)前點(diǎn)是否合格，合格后再晶片臺(tái)側(cè)圖像識(shí)別，同時(shí)工作臺(tái)側(cè)圖像識(shí)別，識(shí)別通過后旋轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)從晶片臺(tái)側(cè)抓取芯片放置到工作臺(tái)側(cè)Tray盒的碗杯中。1.3軟件需求分析以上整機(jī)結(jié)構(gòu)及工藝流程，總結(jié)軟件主要需求如下：（1）良好的人機(jī)交互界面，具有防呆功能；（2） 具有能夠?qū)﹃P(guān)鍵的機(jī)械位置進(jìn)行設(shè)定的功能；（3） 具有圖像顯示和芯片的識(shí)別定位功能；（4） 具有MAP功能；（5） 具有分Bin功能；（6） 具有故障檢測(cè)報(bào)警功能；（7） 具有操作權(quán)限設(shè)置及操作日志保存的功能；（8） 運(yùn)行穩(wěn)定可靠。分析整機(jī)軟件需求，將系統(tǒng)軟件分為三部分，依次是運(yùn)動(dòng)邏輯控制模塊、人機(jī)交互模塊及圖像處理模塊?？紤]系統(tǒng)電氣件組成可將運(yùn)動(dòng)模塊按機(jī)構(gòu)分為晶片臺(tái)、工作臺(tái)、頂針及旋轉(zhuǎn)臂三部分。根據(jù)設(shè)備應(yīng)用軟件的通用功能可將人機(jī)交互模塊分為人機(jī)交互界面、運(yùn)行參數(shù)設(shè)置、軟件日志及軟件權(quán)限四部分。系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。2.1運(yùn)動(dòng)邏輯模塊運(yùn)動(dòng)邏輯模塊是系統(tǒng)軟件的核心部分，負(fù)責(zé)控制整機(jī)的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。該模塊在系統(tǒng)軟件中起到承上啟下的作用，既要能接收界面的運(yùn)動(dòng)命令并給界面反饋，又要根據(jù)邏輯需要向運(yùn)動(dòng)控制卡發(fā)送運(yùn)動(dòng)命令同時(shí)接收運(yùn)動(dòng)控制卡的反饋。根據(jù)這個(gè)模塊的特殊性將其設(shè)計(jì)為一個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫。根據(jù)自動(dòng)分選機(jī)的工藝流程可確定整機(jī)的運(yùn)動(dòng)過程包括以下幾個(gè)方面：初始化、自動(dòng)運(yùn)行、手動(dòng)運(yùn)行、晶片臺(tái)掃描、工作臺(tái)掃描、旋轉(zhuǎn)臂自動(dòng)探高、機(jī)構(gòu)走位、搖桿控制。由此確定運(yùn)動(dòng)控制庫結(jié)構(gòu)如圖3所示。各類具體實(shí)現(xiàn)功能如表1所示。2.2人機(jī)交互模塊人機(jī)交互界面是系統(tǒng)軟件的應(yīng)用界面，操作人員可通過該部分來完成對(duì)設(shè)備的操作。根據(jù)使用要求分析該部分應(yīng)做到操作簡(jiǎn)單易懂，具有防呆保護(hù)功能，能夠進(jìn)行報(bào)警提示；根據(jù)機(jī)械部件設(shè)計(jì)要求具有對(duì)機(jī)械部件進(jìn)行設(shè)置的功能；根據(jù)視覺要求要具有圖像顯示的功能。根據(jù)以上要求將人機(jī)交互界面模塊設(shè)計(jì)為一個(gè)工程，該工程具有操作界面，可連接動(dòng)態(tài)鏈接庫。人機(jī)交互模塊具體結(jié)構(gòu)如圖4所示。各類具體實(shí)現(xiàn)功能如表格2所示。2.3圖像處理模塊圖像處理模塊主要包括兩部分，即圖像的顯示和識(shí)別定位。其中顯示功能包括圖像的采集顯示，圖像的縮放顯示，圖像的偏移顯示，標(biāo)識(shí)線顯示等功能。識(shí)別定位按識(shí)別方式分為輪廓識(shí)別和灰度識(shí)別，無論是哪種識(shí)別方式都要有模板的制作，模板的修改，識(shí)別參數(shù)的設(shè)置，識(shí)別范圍的設(shè)置，以及識(shí)別結(jié)果的返回。根據(jù)以上需求圖像處理模塊的設(shè)計(jì)如圖5所示。圖像處理模塊接口函數(shù)如表3所示。時(shí)序設(shè)計(jì)是整機(jī)運(yùn)行的核心，由于分選設(shè)備要求高速運(yùn)行且對(duì)氣路控制要求嚴(yán)格，因此時(shí)序設(shè)計(jì)要求邏輯復(fù)雜可靠，圖6為分選設(shè)備運(yùn)行時(shí)序圖。實(shí)際完成的軟件運(yùn)行可靠，未發(fā)生兩工作臺(tái)相撞的現(xiàn)象，設(shè)備實(shí)際運(yùn)行UPH為10K左右，MAP功能可兼容現(xiàn)市場(chǎng)上出現(xiàn)的Mapping文件，分Bin功能在使用過程中沒有出現(xiàn)挑混的現(xiàn)象。最終完成的軟件符合設(shè)計(jì)需求，操作簡(jiǎn)單，在客戶現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，未出錯(cuò)誤，投入了實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用。[1]郭東郎平啟動(dòng)排片機(jī)在IC芯片分選中的應(yīng)用研究[J].電子工業(yè)專用