1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国电子科技集团公司第二研究所, 山西 太原 030024
3 吉林江机特种工业有限公司, 吉林 吉林 132000
针对国内红外焦平面倒装焊机对高精度光学对位系统的迫切需求，对光学对位系统进行了设计及验证，并对该系统用到的平行调整、光学对位及坐标系误差补偿算法进行研究。文章首先对倒装焊接光学对位工艺进行分析；然后对平行性调整及光学对位算法进行介绍，并根据光学对位系统测试流程，提出更加合理的误差补偿算法；最后，以上述算法为理论依据，设计光学对位系统，其包括准直系统、显微成像系统和激光测距三部分。所设计的光学系统可实现平行性粗调，特征点识别及平行性精调功能。试验结果表明，准直系统准直效果较好，显微成像系统分辨率高，成像质量较好，激光测距系统的测距精度为0.084 μm。设计的高精度光学对位系统解决了国内红外焦平面倒装焊机对高精度光学对位系统的迫切需求，已经在国内某型号的倒装焊机中得到应用，对于提高国产高端集成电路的自主研发和生产能力具有非常重要的意义。
红外焦平面倒装焊机 光学对位系统 平行调整 激光测距 infrared focal plane flip chip bonder optical alignment system parallel adjustment laser ranging
1 唐山学院 机械工程省级实验教学示范中心, 河北 唐山 063000
2 江苏师范大学 机电工程学院, 江苏 徐州 221116
3 华中科技大学 数字制造装备与技术国家重点实验室, 湖北 武汉 430074
随着集成电路特征尺寸的不断减小, I/O引脚数日益增加。对于高密度封装, 尤其是2.5D/3D封装中, 电子元件和基底快速而准确的对准十分关键。利用高性能CCD搭建了一套精密的光学视觉对准系统, 并采用Hough变换算法对芯片和基底进行对准试验。采集的图像经过去噪预处理后采用形态学边缘检测方法提取对齐标记, 并通过Hough变换得到4组平行直线, 然后计算基底的位移和旋转角度并完成对准。使用Matlab编程配准, 程序运行时间约为 4.2 s, 旋转参数的误差小于1.2°, x和y轴的平移误差均小于1 pixel。试验结果表明基于Hough变换算法的光学视觉对准系统可以快速而精确地实现芯片和基底对准, 满足IC封装需求。
对准系统 霍夫变换 机器视觉 倒装芯片 alignment system Hough transform machine vision flip-chip
1 西安理工大学机械与精密仪器工程学院，西安 710048
2 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室，西安 710049
本文根据分层制造对准系统的精度要求，研究了改善精度的软件补偿措施: 设计了 SUSAN和多帧平均降噪结合的无损滤波算法以减小滤波过程对标记图像产生的畸变；以频域能量谱函数作为系统的聚焦测度函数实现自动聚焦，消减了由离焦引入的对准误差；以校正残差均方差的大小和稳定性为依据确定了三次多项式畸变模型，校正后畸变引入标记定位误差小于 0.25 μm；通过对摆动轨迹的拟合和误差补偿使系统机械不稳定性造成的对准精度损失小于 1.3 μm。通过 Delphi和 Matlab混合编程完成了上述功能的软件实现和集成。
对准系统 误差 软件补偿 功能集成 alignment system error software compensation functions integration
1 西安理工大学 机械与精密仪器工程学院，陕西 西安 710048
2 西安交通大学 机械制造系统工程国家重点实验室, 陕西 西安 710049
为了消减压印对准系统焦平面调整过程中由于机构机械不稳定性产生的对准误差, 提出了拟合调整架摆动轨迹来进行软件补偿的方法。通过亚像素模板匹配算法对调焦过程中标记图像的坐标进行定位运算并分析了算法的有效性，结果说明该算法的理论误差<0.1 μm。采用该算法计算随调整架摆动的标记坐标，对调整架的摆动轨迹进行了实验标定。分别考察调整架上升和下降时的摆动特性，结果显示，实验具有较好的重复性。以此为基础，建立了调整架的摆动轨迹模型及误差补偿方法，并对模型的预测补偿精度进行了实验研究。结果表明，通过预测调整架摆动轨迹并进行补偿，调焦系统机械不稳定性误差从2.84 μm减小到1.29 μm，可以满足2 μm的总体对准精度要求。
对准系统 调焦机构 机械摆动 对准误差 补偿 亚像素模板匹配 alignment system focusing setup mechanical swing aligning error compensation sub-pixel template matching
1 华中科技大学 机械科学与工程学院，湖北 武汉 430074
2 湖北工业大学 湖北省现代制造质量工程重点实验室，湖北 武汉 430068
贴片机对准系统的精度标定是视觉定位的关键环节，直接影响贴片精度与贴片质量。为提高对准系统标定精度,提出了基于光栅的精度标定方法。将光栅图像灰度值之和形成一组周期固定的准正弦信号，通过像元平移把图像条纹灰度值变为李萨如图。对李萨如图及其数据进行分析与处理，直接计算出光学系统的分辨率，从而实现光学系统的精度标定。采用上述方法得到了与理论计算比较吻合的贴片机对准系统精度标定结果，并且利用标准大刻尺进行了标定验证实验。获取了标准大刻尺的图像，通过图像处理计算出刻线间的像素坐标差，将像素坐标差值与成像系统分辨率相乘计算出代表实测的刻线间距。对实验数据的误差分析表明，这种标定方法精度高，偏差＜0.2 μm,满足贴片机的对准精度要求。
贴片机 对准系统 精度标定 光栅 李萨如图 chip mounter alignment system accuracy calibration grating Lissajous figure 光学 精密工程
2009, 17(10): 2425
1 上海微电子装备有限公司, 上海 201203
2 上海微高精密机械工程有限公司, 上海 201203
提出了一种用于光刻装置的对准系统。该对准系统所用的标记包含多个相位子光栅。其中，标记±1级衍射光的光强信息用于产生粗对准信号。在粗对准信号上，通过峰值检测和信号拟合获得最大峰值点，该峰值点即为粗对准位置。同时，在另一光路中，精细子光栅的±1级衍射光的光强信息用于产生精对准信号。利用余弦或正弦曲线对该精对准信号进行拟合，得到一系列的波峰点。距离粗对准位置最近的波峰点即为精对准位置。当精细子光栅的周期足够小时，该对准系统可获得5 nm级的重复精度。
光刻机 对准系统 相位光栅 信号拟合 粗对准 精对准 lithography alignment system phase grating signal fitting coarse alignment fine alignment
中国科学技术大学 国家同步辐射实验室,安徽 合肥,230029
描述了合肥同步辐射光源二期工程中,电子储存环升级的闭轨测量系统及其在设备研制中的应用.介绍了性能稳定可靠的Bergoz束流位置监测电子学信号处理器.升级后的闭轨测量系统中处理电子学电路的束流位置分辨率可达1μm,系统误差小于10μm.整个测试系统的分辨率小于3μm.利用该高精度闭轨测量系统和基于束流准直系统完成了束流准直四极铁磁中心的测量,并和控制系统完成了储存环全环闭轨反馈校正试验.一个完整的束流位置监测系统已投入了在线运行,保障了为用户提供高稳定高品质的光源.
束流位置监测系统 闭轨测量 基于束流准直系统 闭轨校正 Beam position monitor（BPM） Closed orbit distortion（COD） Beam based alignment system Global close orbit correction system
