整个系统,从摄像头到运动平台到键合头,从专用芯片到午马机到编程机,全是中国自己造的。
胡教授手里拿着一块测试用的芯片走了过来。
芯片封装在陶瓷基板上,表面镀金的焊盘排列整齐,像一排微缩的金色跑道。
“小吕,再试一次!”
他把芯片放在载物台上,用真空吸笔固定好。
吕辰点了点头,走到操作台前,按下“复位”
按钮。
运动平台出低沉的嗡嗡声,回到原点位置。
光栅尺的读数在午马机的显示器上跳动,最后停在(o,o,o)。
胡教授在编程机上插了一张二维卡,读卡机“咔嗒”
一声吞了进去。
午马机的屏幕上,一行一行的参数跳出来,焊点数24,声功率1oo毫瓦,焊接时间2o毫秒,压力4o克。
他按下“启动”
键。
运动平台开始移动,载着芯片滑到显微镜下方。
光栅尺实时反馈位置,粗定位平台在几十毫秒内将芯片送到视野中央,精度±5微米。
摄像头开始工作。
环形光源亮起来,白光从四周打在芯片表面,焊盘的图像在午马机的显示器上实时显示,金色的方形焊盘,边缘清晰,排成两列,每列12个。
图像预处理芯片开始处理数据。
中值滤波去除噪声,对比度增强让焊盘和背景的界限更分明,自适应二值化把灰度图像变成黑白二值图像,焊盘是白的,背景是黑的。
特征提取芯片接踵而至。
它扫描每一行像素,用游程编码找出连续的白像素段,再用连通域标记算法把属于同一个焊盘的游程归并起来,最后计算每个焊盘的质心坐标。
位置偏差计算芯片做减法,实测质心坐标减去理想坐标,得到Δx和Δy。
微动台动了起来,压电陶瓷在驱动电压的作用下伸长,以纳米级的步长移动,补偿偏差。
整个过程行云流水,总对准时间不到5o毫秒。
键合头下降。
陶瓷劈刀压住金丝,声换能器开始振动,每秒几万次的振动通过劈刀传递到金丝和焊盘的接触面上,摩擦生热,原子在压力和振动的共同作用下互相扩散,形成牢固的冶金结合。
2o毫秒后,键合头抬起,金丝被拉断,在焊盘上留下一个圆形的焊点。
运动平台移动到下一个焊点。
重复,再重复。
吕辰盯着午马机的显示器,屏幕上,每一个焊点的图像实时显示,旁边跳出一个绿色的“ok”
或者红色的“ng”
。
焊点质量检测模块,基于微波反射原理,通过分析焊点对微波的反射特性判断焊接是否可靠,在每一个焊点完成后立即给出判定。
第1个焊点:ok。
第2个焊点:ok。
第3个焊点:ok。
……
一直到第24个焊点,全部是绿色。
胡教授把那颗芯片从载物台上取下来,放在显微镜下看了看。
焊点圆润、光亮,直径均匀,边缘整齐,没有拉尖,没有偏移。
他抬起头,嘴角带着一丝压不住的笑意。
“这颗,焊得漂亮。”
但所有人都知道,这只是手动模式下的单颗验证。
全自动连续运行,还差得远。
全自动上料机构还没集成,芯片和引线框架全靠人工放置在载物台上。
送线机构偶尔卡丝,金丝从线轴上拉出来的时候,张力波动大,有时候松了,有时候紧了,线弧控制不稳定,焊点的形状忽大忽小。