呂　寧

（大連市市政設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司,遼寧　大連　116011）

LED全自動(dòng)粘片機(jī)的上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

呂寧

（大連市市政設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司,遼寧大連116011）

摘要：為提升LED全自動(dòng)粘片機(jī)的生產(chǎn)效率，提出并實(shí)現(xiàn)了以Visual C#作為開發(fā)工具，以可編程控制器為下位機(jī)的上位機(jī)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。通過在軟件系統(tǒng)加入了高交互性的工藝參數(shù)設(shè)置功能，縮短了操作員的調(diào)試時(shí)間；加入了晶元映射功能，提高了全自動(dòng)粘片機(jī)拾取芯片的效率。在實(shí)際應(yīng)用中，粘片機(jī)的生產(chǎn)效率提升了2.2%，起到了為粘片機(jī)生產(chǎn)商和集成芯片生產(chǎn)商節(jié)約生產(chǎn)成本的作用，對(duì)新型LED全自動(dòng)粘片機(jī)上位機(jī)軟件系統(tǒng)的開發(fā)工作具有參考意義。

關(guān)鍵詞：LED全自動(dòng)粘片機(jī)；上位機(jī)軟件；晶圓映射

0　引言

LED全自動(dòng)粘片機(jī)是一種用于LED（發(fā)光二極管）生產(chǎn)中進(jìn)行芯片與引線框架粘接的自動(dòng)化設(shè)備，是LED自動(dòng)化生產(chǎn)線上必備的關(guān)鍵設(shè)備之一。隨著LED封裝技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)粘片機(jī)的要求也越來越高，主要目的是提升設(shè)備的生產(chǎn)效率。粘片機(jī)是一個(gè)復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)，在軟件上分為上位機(jī)和下位機(jī)兩部分，它要完成的各種任務(wù)都是根據(jù)特定的工藝要求由上位機(jī)和下位機(jī)軟件合作完成。上位機(jī)軟件的主要任務(wù)是完成與操作員交互、芯片（Die）特征識(shí)別、芯片拾取控制三方面。目前有兩種途徑可實(shí)現(xiàn)通過優(yōu)化上位機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)粘片機(jī)性能的提升：第一，通過節(jié)省操作員在設(shè)置工藝參數(shù)時(shí)的調(diào)試時(shí)間；第二，通過降低拾取晶元上芯片的定位時(shí)間。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種新型上位機(jī)軟件系統(tǒng)，通過降低以上兩種情況所耗費(fèi)的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了粘片機(jī)生產(chǎn)效率的提升。

1　粘片機(jī)的工藝流程

LED全自動(dòng)粘片機(jī)應(yīng)用于LED集成封裝的前段工藝中，該段工藝負(fù)責(zé)將芯片粘接引線基架上，由在工控機(jī)上運(yùn)行的上位機(jī)軟件配合下位機(jī)（可編程控制器）協(xié)同完成。LED全自動(dòng)粘片機(jī)共有8個(gè)工藝流程。

在生產(chǎn)時(shí)，引線基架由上料部進(jìn)入粘片機(jī)，粘片機(jī)將LED芯片粘貼在引線基架上，由下料部卸載。在此8個(gè)工藝流程中，上位機(jī)軟件的主要任務(wù)有三種，分別是是完成與操作員交互、芯片特征識(shí)別、芯片拾取控制三方面。分別應(yīng)用在操作員調(diào)試粘片機(jī)和粘片機(jī)拾取芯片過程中。從而實(shí)現(xiàn)粘片機(jī)性能的提升。

2　軟件結(jié)構(gòu)

粘片機(jī)的上位機(jī)軟件系統(tǒng)主要有3項(xiàng)功能，5項(xiàng)子功能，在系統(tǒng)中流動(dòng)的數(shù)據(jù)分為圖像數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)兩種。軟件系統(tǒng)的工作模式分為兩種：手動(dòng)模式和自動(dòng)模式，兩種模式通過操作員進(jìn)行切換。在手動(dòng)模式狀態(tài)下，操作員可以設(shè)置粘片機(jī)的工藝參數(shù)，當(dāng)操作員完成工藝參數(shù)設(shè)置工作后，粘片機(jī)可進(jìn)入自動(dòng)模式大批量的生產(chǎn)產(chǎn)品。

輸入軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)有3種，分別為工業(yè)照相機(jī)拍攝的圖片數(shù)據(jù)、操作員輸入的控制指令。在手動(dòng)模式中，控制指令經(jīng)由參數(shù)設(shè)置和操作控制模塊進(jìn)入系統(tǒng)，一部分屬于下位機(jī)運(yùn)行時(shí)所需的工藝參數(shù)，經(jīng)通訊模塊進(jìn)入下位機(jī)；另一部分為系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)入自動(dòng)控制模塊。為了方便操作員快速輸入控制指令，以上指令都被儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)中以備隨時(shí)調(diào)用。工業(yè)照相機(jī)拍攝的圖片用于對(duì)晶元上的芯片進(jìn)行定位，它會(huì)進(jìn)入視覺識(shí)別模塊進(jìn)行分析，通過模式識(shí)別算法計(jì)算出芯片與綁定頭拾取位置之間的位置數(shù)據(jù)，位置數(shù)據(jù)會(huì)進(jìn)入自動(dòng)控制模塊，為XY平臺(tái)移動(dòng)和綁定頭拾取芯片提供工藝參數(shù)。

通訊模塊是軟件系統(tǒng)中與下位機(jī)溝通的接口，負(fù)責(zé)將其他模塊的指令轉(zhuǎn)換為下位機(jī)支持的指令格式，通過串行口與下位機(jī)通訊。通訊

指令格式遵循OMRON FINS Commands指令系統(tǒng)規(guī)范。

3　提升調(diào)試效率的功能

粘片機(jī)在出廠前調(diào)試時(shí)，調(diào)試人員需要頻繁訪問下位機(jī)內(nèi)儲(chǔ)存的工藝參數(shù)。為提升調(diào)試效率，采用了數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)工藝參數(shù)以提升存取效率。數(shù)據(jù)庫(kù)中存有操作指令表和工藝參數(shù)表，前者記錄粘片機(jī)各部件單步動(dòng)作的啟動(dòng)指令；后者記錄存取下位機(jī)中工藝參數(shù)的指令。通過將操作指令和工藝參數(shù)儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，不但可以實(shí)現(xiàn)快速存取數(shù)據(jù)的能力，而且也為上位機(jī)軟件的開發(fā)提供了便利，粘片機(jī)的開發(fā)人員可以在不重新編譯上位機(jī)軟件的前提下選擇向操作員暴露的操作指令和工藝參數(shù)。

4　升生產(chǎn)效率的功能

在生產(chǎn)過程中，上位機(jī)需要響應(yīng)下位機(jī)發(fā)出的拍照請(qǐng)求，完成工業(yè)照相機(jī)拍照、視覺識(shí)別、拾取芯片的任務(wù)。通過將晶元映射功能應(yīng)用到芯片拾取工藝中，以達(dá)到在整體上節(jié)省定位芯片位置時(shí)間的結(jié)果，從而達(dá)到提升生產(chǎn)效率的目的。

視覺模塊負(fù)責(zé)完成以下任務(wù)：（1）響應(yīng)自動(dòng)控制模塊的拍照命令，控制工業(yè)照相機(jī)拍攝在晶元上位于拾取位置芯片的照片；（2）對(duì)芯片的特征進(jìn)行識(shí)別，向自動(dòng)運(yùn)行模塊提交芯片是否有墨點(diǎn)、缺角、崩邊和角度偏移的缺陷芯片特征，對(duì)符合拾取條件的芯片，向自動(dòng)運(yùn)行模塊提交XY平臺(tái)移動(dòng)校正信息；（3）響應(yīng)并執(zhí)行操作員從用戶界面上提交的視覺識(shí)別指令。視覺識(shí)別模塊中的核心是芯片特征識(shí)別功能，在芯片的貼裝過程中被自動(dòng)運(yùn)行模塊調(diào)用，拾取過程中芯片特征識(shí)別的工作由晶元芯片和參考芯片模式識(shí)別子模塊完成。

5　性能測(cè)試

衡量LED粘片機(jī)上位機(jī)軟件性能的主要參數(shù)有兩項(xiàng)，分別是固晶效率和制程能力指數(shù)。固晶效率是反映粘片機(jī)生產(chǎn)能力的重要參數(shù)，固晶效率越高，粘片機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)能越高。目前，在國(guó)內(nèi)應(yīng)用的同類粘片機(jī)的固晶效率為4500片/小時(shí)。另一個(gè)性能參數(shù)是粘片機(jī)的制程能力指數(shù)。制程能力指數(shù)是描述粘片機(jī)設(shè)備性能可靠性的參數(shù)，其值越高設(shè)備性能越可靠，產(chǎn)品不良率越低，性能一致性越好。通常來說，制程能力大于1.33，代表制程能力達(dá)到了1級(jí)。經(jīng)測(cè)試，安裝本軟件系統(tǒng)的粘片機(jī)制程能力指數(shù)達(dá)到了1.34。

6　結(jié)論

為提升粘片機(jī)的生產(chǎn)效率，提出并實(shí)現(xiàn)了以Visual C#作為開發(fā)工具，以可編程控制器為下位機(jī)的粘片機(jī)上位機(jī)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。通過縮短操作員的調(diào)試時(shí)間和提高粘片機(jī)拾取芯片的效率，將粘片機(jī)的生產(chǎn)效率提升了2.2%，起到了為集成芯片生產(chǎn)商節(jié)約生產(chǎn)成本的作用。對(duì)新型粘片機(jī)上位機(jī)軟件系統(tǒng)的開發(fā)工作具有參考意義。