一种BGA植球上下球板的光学自动对位校正系统

技术领域

本发明涉及半导体生产设备技术领域，尤其涉及一种BGA植球上下球板的光学自动对位校正系统。

背景技术

BGA封装是一种表面贴装芯片封装类型，是CMOS图像传感器、微处理器等高性能集成电路常用的封装方式，在半导体制造领域，通常采用BGA焊接对于芯片进行封装，其中焊球放置到BGA过程也称为植球，其装置也称为植球机。

现有技术中的植球机通常包括上球板和下球板，在下球板预设位置放置待加工芯片，通过上球板取得锡球并将锡球放置于芯片的焊点上，进行植球过程；因此锡球放置的定位精度会直接影响芯片的精度和性能，常规采用视觉识别的对上球板的锡球偏位和缺锡进行识别，这种方式的缺点在于，视觉设备通常需要安装在上下球板的外部，视觉识别受限于安装角度和视角范围，容易存在死角，且视觉识别过程中需要对图像进行处理，处理效率有限，影响植球效率。

鉴于此，需要对现有技术中的植球板的视觉识别机构加以改进，以解决其锡球加工效率较低的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种BGA植球上下球板的光学自动对位校正系统，解决以上的技术问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种BGA植球上下球板的光学自动对位校正系统，包括上下相对设置的上球板和下球板，所述下球板开设有若干个呈矩阵分布的第一锡球孔，所述下球板的下方设置有光源组件；

所述上球板开设有若干个呈矩阵分布的第二锡球孔，所述上球板上安装有光源接收组件；

检测时，所述光源组件发出光线从所述第一锡球孔照射至上球板，所述光线透过对应的所述第二锡球孔照射至所述光源接收组件，所述光源接收组件接收光线并识别光线的强度；

所述下球板的一侧设置滑动连接有补锡组件，所述补锡组件包括补锡板，以及设置于所述补锡板下方的出锡组件；所述补锡板上开设有与所述第二锡球孔相匹配的第三锡球孔，所述出锡组件设有用于对所述第三锡球孔供给锡球的出锡口。

可选的，所述出锡组件包括转动连接的内盘体和外盘体，所述内盘体的外周缘设置有用于容置锡球的环形槽，所述环形槽的一端设置有贯穿孔，所述贯穿孔的上端形成有所述出锡口；

所述贯穿孔的下端设置有出风组件，所述出风组件的出风口正对于所述贯穿孔，用于对所述贯穿孔供给风力，以驱使所述环形槽内的锡球从所述出锡口喷出；

所述内盘体的轴心处连接有驱动轴，所述驱动轴连接有旋转驱动件，所述旋转驱动件用于驱动所述内盘体绕其轴心自转。

可选的，所述BGA植球上下球板的光学自动对位校正系统还包括支撑板和位移驱动组件，所述支撑板沿其长度方向滑动连接有安装平台，所述下球板和所述光源组件分别设于所述安装平台上；

所述位移驱动组件的驱动端与所述安装平台连接，用于驱动所述安装平台沿所述支撑板的长度方向直线移动。

可选的，所述BGA植球上下球板的光学自动对位校正系统还包括底座组件，所述底座组件上安装有角度调节机构；

所述角度调节机构包括一能够受驱转动的转动轴，所述转动轴与所述安装平台连接，用于调节所述安装平台的转动角度。

可选的，所述位移驱动组件包括安装于所述底座组件上的第一电机，所述第一电机的输出轴连接有主动轮；

所述安装平台的两侧部分别设置有一连接板，所述连接板的下端转动连接有第一被动轮，所述第一被动轮和所述主动轮通过同步带连接；所述同步带和所述安装平台连接，用于驱动所述安装平台移动；

其中，所述同步带在所述主动轮和两个所述第一被动轮之间形成有避让空间。

可选的，所述角度调节机构包括安装于所述底座组件上的第二电机，所述第二电机的输出轴连接有联轴器，所述联轴器的一端与所述转动轴连接，所述第二电机用于驱动所述转动轴转动；

所述转动轴远离所述联轴器的一端设置有若干个环形感应片，所述环形感应片上开设有缺口部；

所述环形感应片感对应设置有感应器，所述感应器用于感应所述环形感应片和所述缺口部的位置，以识别所述安装平台的转动角度。

可选的，所述安装平台的下端面设置有第一立柱，以分别设于所述第一立柱两侧的第二立柱；

所述第一立柱的下端面开设有安装槽，所述安装槽的截面呈方形；所述转动轴外套设有方形套管，所述方形套管设置于所述安装槽内，使所述转动轴与所述第一立柱周向固定连接。

可选的，所述底座组件的上端面沿其长度方向滑动连接有支撑座，所述支撑座的上端面设置有第三立柱，所述第三立柱的上端部设置有顶轮；

所述底座组件上安装有顶推气缸，所述顶推气缸用于顶推所述支撑座沿着所述底座组件的长度方向直线移动；

所述第二立柱的下端面开设有弧形曲面部，所述弧形曲面部与所述顶轮相切地抵触；所述安装平台转动过程中，所述弧形曲面部与所述顶轮始终保持相切状态；

其中，所述弧形曲面部的一侧设置有导向斜面，所述导向斜面用于导向所述顶轮。

可选的，所述BGA植球上下球板的光学自动对位校正系统还包括取料机构，所述取料机构包括第一直线模组，所述第一直线模组的驱动端设置有安装架；

所述安装架上设置有升降气缸，所述升降气缸的活塞杆连接有吸盘组件，所述升降气缸用于驱动所述吸盘组件沿竖直方向直线移动。

可选的，所述吸盘组件包括吸盘本体，所述吸盘本体内设置有真空腔体；所述真空腔体的一端通过气管连接有真空负压组件，另一端与所述第二锡球孔连通；

所述光源接收组件安装于所述真空腔体内，所述光源接收组件包括两块并排设置的透镜，所述透镜的上方设置有感光芯片。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：检测时，通过上球板的第二锡球孔取得锡球，将上球板移动至下球板的上方预设位置，光源组件运行发出光线从第一锡球孔照射至上球板，光线透过对应的第二锡球孔照射至光源接收组件，光源接收组件接收光线并识别光线的强度，当光照强度趋于最小值时，则此位置存在锡球；反之趋于最大值时，则此位置缺锡球，需要对该位置进行补锡，则驱动上球板移动至补锡组件的上方，移动出锡组件的出锡口至对应缺锡位置的上方，以对第三锡球孔供给锡球，使锡球移动至补锡板的上表面以供上球板进行取锡，从而完成对应的补锡过程；本方案能够通过光学对位实现对于锡球情况的快速检测，无需复杂的处理过程，锡球识别效率高；且能够通过补锡组件自动完成补锡功能，快速实现对于锡球的检测和补锡，有利于提高锡球生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本光学自动对位校正系统的结构示意图之一；

图2为本光学自动对位校正系统的结构示意图之二；

图3为本光学自动对位校正系统的结构示意图之三；

图4为本光学自动对位校正系统的结构示意图之四；

图5为本光学自动对位校正系统的结构示意图之五；

图6为本光学自动对位校正系统的结构示意图之六；

图7为本光学自动对位校正系统的结构示意图之七；

图8为本光学自动对位校正系统的结构示意图之八；

图9为本光学自动对位校正系统的结构示意图之九；

图10为本光学自动对位校正系统的结构示意图之十；

图11为本光学自动对位校正系统的结构示意图之十一；

图12为本光学自动对位校正系统的结构示意图之十二；

图13为本光学自动对位校正系统的结构示意图之十三；

图示说明：上球板1、下球板2、第一锡球孔3、光源组件4、第二锡球孔5、光源接收组件6、补锡组件7、补锡板8、出锡组件9、第三锡球孔10、出锡口11、内盘体12、外盘体13、环形槽14、贯穿孔15、出风组件16、驱动轴17、支撑板18、位移驱动组件19、安装平台20、底座组件21、角度调节机构22、转动轴23、第一电机24、主动轮25、连接板26、第一被动轮27、同步带28、第二电机29、联轴器30、环形感应片31、缺口部32、感应器33、第一立柱34、第二立柱50、安装槽35、支撑座36、第三立柱37、顶轮38、弧形曲面部39、导向斜面40、取料机构41、第一直线模组42、安装架43、升降气缸44、吸盘组件45、真空腔体46、气管47、透镜48、感光芯片49、光线51、顶推气缸52。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本发明实施例提供了一种BGA植球上下球板的光学自动对位校正系统，包括上下相对设置的上球板1和下球板2，下球板2开设有若干个呈矩阵分布的第一锡球孔3，下球板2的下方设置有光源组件4；上球板1开设有若干个呈矩阵分布的第二锡球孔5，上球板1上安装有光源接收组件6；检测时，光源组件4发出光线51从第一锡球孔3照射至上球板1，光线51透过对应的第二锡球孔5照射至光源接收组件6，光源接收组件6接收光线51并识别光线51的强度；

下球板2的一侧设置滑动连接有补锡组件7，补锡组件7包括补锡板8，以及设置于补锡板8下方的出锡组件9；补锡板8上开设有与第二锡球孔5相匹配的第三锡球孔10，出锡组件9设有用于对第三锡球孔10供给锡球的出锡口11。

本发明的工作原理为：检测时，通过上球板1的第二锡球孔5取得锡球，将上球板1移动至下球板2的上方预设位置，光源组件4运行发出光线51从第一锡球孔3照射至上球板1，光线51透过对应的第二锡球孔5照射至光源接收组件6，光源接收组件6接收光线51并识别光线51的强度，当光照强度趋于最小值时，则此位置存在锡球；反之趋于最大值时，则此位置缺锡球，需要对该位置进行补锡，则驱动上球板1移动至补锡组件7的上方，移动出锡组件9的出锡口11至对应缺锡位置的上方，以对第三锡球孔10供给锡球，使锡球移动至补锡板8的上表面以供上球板1进行取锡，从而完成对应的补锡过程；相较于现有技术中的视觉识别机构，本方案能够通过光学对位实现对于锡球情况的快速检测，无需复杂的处理过程，锡球识别效率高；且能够通过补锡组件7自动完成补锡功能，快速实现对于锡球的检测和补锡，有利于提高锡球生产效率。

在本实施例中，出锡组件9包括转动连接的内盘体12和外盘体13，内盘体12的外周缘设置有用于容置锡球的环形槽14，环形槽14的一端设置有贯穿孔15，贯穿孔15的上端形成有出锡口11；

贯穿孔15的下端设置有出风组件16，出风组件16的出风口正对于贯穿孔15，用于对贯穿孔15供给风力，以驱使环形槽14内的锡球从出锡口11喷出；内盘体12的轴心处连接有驱动轴17，驱动轴17连接有旋转驱动件，旋转驱动件用于驱动内盘体12绕其轴心自转。

需要说明的是，本方案中出锡组件9工作原理为，旋转驱动件运行，通过驱动轴17带动内盘体12绕其轴心自转，从而使环形槽14沿着预设的旋向相对于外盘体13转动，使形槽内的锡球依次经过贯穿孔15的位置并掉落至贯穿孔15内，从而使得位于贯穿孔15下方的出风组件16能够将贯穿孔15的锡球从出锡口11喷出，从而实现对于第三锡球孔10供给锡球的作用；

在本实施例中，光学自动对位校正系统还包括支撑板18和位移驱动组件19，支撑板18沿其长度方向滑动连接有安装平台20，下球板2和光源组件4分别设于安装平台20上；位移驱动组件19的驱动端与安装平台20连接，用于驱动安装平台20沿支撑板18的长度方向直线移动。

结合图4所示，本方案中的下球板2对应设置有位移驱动组件19，通过位移驱动组件19驱动安装平台20移动，以带动下球板2沿着支撑板18的长度方向直线移动，从而起到调节光源组件4的出光位置，适应于不同的检测需求。

容易理解的是，检测过程中需求判断出锡球是否存在偏位的情况，因此光源接收组件6在检测光线51的强度的同时，为了进一步提高检测的准确性，通过驱动下球板2沿着平面移动，并检测移动过程中光源接收组件6的光线51检测强度变化情况，当检测到光强处于最大值和最小值之间时，则判断对应位置的锡球存在偏位情况。

进一步说明的是，光学自动对位校正系统还包括底座组件21，底座组件21上安装有角度调节机构22；角度调节机构22包括一能够受驱转动的转动轴23，转动轴23与安装平台20连接，用于调节安装平台20的转动角度。

需要说明的是，本方案中的下球板2还对应设置有角度调节机构22，起到调节安装平台20和下球板2的角度的作用；综上，本方案中的下球板2具有平面位移和角度转动的调节功能；由于上球板1吸取锡球过程中，锡球除了存在缺锡的情况，还存在锡球偏位的情况，而锡球偏位也会影响到芯片生产的品质，因此需要通过设置对应的检测结构来对锡球的偏位情况进行检测。

偏位的具体检测过程为，当光源接收组件6接收光线51并识别光线51的强度位于最大值和最小值之间时，则判断出锡球为偏位情况；进一步的，结合光源接收组件6上检测到的光线51形成的光斑的照射分布情况，来驱动下球板2沿着预设路径在平面移动和空间角度的转动，这个过程中光源接收组件6会实时检测到光线51强度的变化情况，通过对于这个变化情况进行分析处理，从而得到对应锡球的偏移情况，从而便于对偏位锡球的调节。

具体说明的是，位移驱动组件19包括安装于底座组件21上的第一电机24，第一电机24的输出轴连接有主动轮25；安装平台20的两侧部分别设置有一连接板26，连接板26的下端转动连接有第一被动轮27，第一被动轮27和主动轮25通过同步带28连接；同步带28和安装平台20连接，用于驱动安装平台20移动；其中，同步带28在主动轮25和两个第一被动轮27之间形成有避让空间；其中避让空间的作用在于避让环形感应片31和感应器33的作用。

本方案中的位移驱动组件19运行过程为，通过第一电机24带动主动轮25转动，从而驱动同步带28转动，同步带28转动过程中会带动安装平台20沿着预设方向直线运动，从而起到调节安装平台20的平面位置的作用；通过两侧设置的第一被动轮27有利于提高安装平台20两侧移动的稳定性，避免出现偏位的情况。同时同步带28的分布情况能够在安装平台20转动时仍然保持良好的啮合情况，避免出现卡住和脱落。

进一步说明的是，角度调节机构22包括安装于底座组件21上的第二电机29，第二电机29的输出轴连接有联轴器30，联轴器30的一端与转动轴23连接，第二电机29用于驱动转动轴23转动；

转动轴23远离联轴器30的一端设置有若干个环形感应片31，环形感应片31上开设有缺口部32；环形感应片31感对应设置有感应器33，感应器33用于感应环形感应片31和缺口部32的位置；感应器33能够通过对于环形感应片31和缺口部32的切换变化情况，来准确识别到安装平台20的转动角度，缺口部32的设置有利于提高感应器33的检测准确度。

本方案中角度调节机构22的具体工作过程为，第二电机29运行，通过输出轴和联轴器30的作用带动转动轴23绕其轴心自转，从而起到调节下球板2空间角度的作用；同时转动轴23的一端设置有环形感应片31和感应器33，通过两者的作用来识别安装平台20的转动角度，同时具有较高的识别精度。

作为本实施例的一优选方案，安装平台20的下端面设置有第一立柱34，以分别设于第一立柱34两侧的第二立柱50；第一立柱34的下端面开设有安装槽35，安装槽35的截面呈方形；转动轴23外套设有方形套管，方形套管设置于安装槽35内，使转动轴23与第一立柱34周向固定连接。

结合图8所示，本方案中的安装平台20通过第一立柱34起到和转动轴23的连接作用；为了便于安装，从安装平台20上贯穿地开设有销孔，在销孔内安装有销轴，通过销轴连接第一立柱34和转动轴23。

作为本实施例的一优选方案，底座组件21的上端面沿其长度方向滑动连接有支撑座36，支撑座36的上端面设置有第三立柱37，第三立柱37的上端部设置有顶轮38；底座组件21上安装有顶推气缸52，顶推气缸52用于顶推支撑座36沿着底座组件21的长度方向直线移动；第二立柱50的下端面开设有弧形曲面部39，弧形曲面部39与顶轮38相切地抵触；安装平台20转动过程中，弧形曲面部39与顶轮38始终保持相切状态；其中，弧形曲面部39的一侧设置有导向斜面40，导向斜面40用于导向顶轮38。

需要说明的是，由于本方案中的安装平台20为可转动的结构，因为为了提高安装平台20转动时的稳定性，通过在安装平台20的下方设置支撑座36，在支撑座36上设置第三立柱37和顶轮38，通过顶轮38和第二立柱50的相切配合，实现对安装平台20两侧部的稳定支撑；且能够通过导向斜面40来起到导向顶轮38的作用，即当支撑座36沿着底座组件21的长度方向直线移动，为了避免第二立柱50将支撑座36卡住，通过在弧形曲面部39的一侧设置有导向斜面40，使得顶轮38能够相对于导向斜面40的移动。

在本实施例中，光学自动对位校正系统还包括取料机构41，取料机构包括第一直线模组42，第一直线模组42的驱动端设置有安装架43；安装架43上设置有升降气缸44，升降气缸44的活塞杆连接有吸盘组件45，升降气缸用于驱动吸盘组件45沿竖直方向直线移动。

本方案中的取料机构41通过吸盘组件45的真空吸附作用来对锡球起到取料的作用；同时具有左右横移功能和升降功能，通过驱动吸盘组件45移动至预设位置，以进行锡球的吸取工作。

具体说明的是，吸盘组件45包括吸盘本体，吸盘本体内设置有真空腔体46；真空腔体46的一端通过气管47连接有真空负压组件（图中未示出），另一端与第二锡球孔5连通；光源接收组件6安装于真空腔体46内，光源接收组件6包括两块并排设置的透镜48，透镜48的上方设置有感光芯片49。

需要说明的是，本方案中的吸盘组件45的真空腔体46和第二锡球孔5相连通，从而能够在第二锡球孔5提供一个真空吸附力，便于吸附锡球；其中，光源接收组件6的运行原理为，光线51通过透镜48照射到感光芯片49上，感光芯片49上产生相对应的电信号，其基本原理为光电转换，再将电信号输出后进行分析，最终得到光线51的强度和分布情况。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。