文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
基于BGA芯片的激光植球系统的设计与研究
姓名:邹欣珏
申请学位级别:硕士
专业:机械电子工程
指导教师:丁汉
20061201
上海交通大学硕士论文
基于 BGA 芯片的激光植球系统的设计与研究
摘要
随着微电子制造工业中集成度的提高,需要的输入输出(I/O)引线
也越来越多。同时,表面贴装技术(SMT)的出现及广泛应用,大大增
加了以 BGA(Ball Grid Array)技术和倒装芯片技术为代表的封装技术的
应用与普及。本文将激光回流焊引入植球工艺,并利用机器视觉进行定
位,搭建了激光植球系统的实验样机。整机主要由视觉定位系统、运动
控制系统、激光控制系统组成。
视觉定位系统主要负责获取芯片图像中焊盘位置坐标信息,计算其
相对于植球头的位置偏移,并要满足植球精度要求。文中主要对前期开
发的视觉对准系统进行功能接口封装,使其能够被图形化的编程平台
LabVIEW 调用,为系统集成提供方便快捷的功能接口。对系统实际构建
过程中出现的问题和不足,文章做了针对性的改进和完善。
运动控制系统主要负责待加工芯片的工位定位。根据植球工艺的行
业规范和工艺流程,文章实现了植球机的运动控制流程。并针对实验样
机 X-Y 定位平台中存在的装配误差,提出了一种基于机器视觉的标定方
法,通过软件补偿对 X-Y 定位平台的定位精度进行了校正。实验结果表
明,系统在加入了补偿算法后的定位精度可以满足加工直径≥ 的
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焊球。
激光控制系统主要负责激光输出功率、电流、输出时间控制。本文
引入了图形化的开发平台 LabVIEW 对系统的独立模块进行整合,构建了
友好的人机交互页面。
同时,本文对实验样机的部分加工样件的凸点质量进行了外观目测
和剪切力实验。实验针对激光的焦点和焊接平面的距离、调节输出功率、
电流大小、回流时间长短、控制助焊剂的使用量做了初步的探讨。实验
数据对优化激光回流的工艺参数,提高焊接质量有着积极的参考意义。
最后文章从工艺实验中反映出来的系统效率问题提出了分析和改进,通
过实验验证了改进效果。
关键词:BGA,激光植球,机器视觉,精度补偿,LabVIEW,工艺实验
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THE RESEARCH AND DEVELOPMENT OF
LASER-SOLDERING SYSTEM BASED ON BGA CHIPS
ABSTRACT
With the increasing demands on high pin densities, growing functions,
and decreasing size in electronic products, the traditional packaging
techniques could not meet such requirements well. Meanwhile, the
introduction and wide application of SMT technology accelerates the
developments of flip-chip packaging techniques. With the characters of more
I/Os and smaller dimension, therefore, Ball Grid Array (BGA) chips
gradually es the leading method for IC packaging. This paper describes
the design and construction of an experimental prototype laser-soldering
system workstation based on BGA chips. The key modules of this
workstation are machine vision alignment system, motion positioning control
system, and laser control system.
Machine vision is used to align the target part to be soldered on chip.
Since a prototype machine vision alignment system was plishe