徐銀森 吳 華

（南通華達(dá)微電子集團(tuán)有限公司，江蘇 南通226000）

0 引言

IC芯片具有體積小、攜帶方便、價格便宜等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各類工業(yè)電子設(shè)備，各種家用電器、儀表等。隨著電子產(chǎn)品的集成度越來越高，對IC芯片的需求量也越來越大。IC芯片的質(zhì)量將影響整個電子產(chǎn)品的質(zhì)量，所以IC芯片的測試分選是十分重要的工序。如果采用人力手工測試分選，容易造成漏測或誤測，影響產(chǎn)品的合格率，同時增加勞動成本，測試分選效率低。采用PLC和觸摸屏控制的測試分選機(jī)測試精度較高、人機(jī)界面友好、工作可靠性強(qiáng)，應(yīng)用到生產(chǎn)中，明顯提高了生產(chǎn)效率［1］。

1 測試分選機(jī)的主要組成部分

測試分選機(jī)由三維視覺管腳檢測模塊、Mark檢測模塊、旋轉(zhuǎn)吸盤抓取模塊、振動進(jìn)料模塊、氣軌送料模塊、激光打標(biāo)模塊等組成，其工藝流程圖如圖1所示。

圖1 工藝流程圖

工作過程：首先氣軌送料模塊通過均勻的氣流使IC芯片到達(dá)振動盤，通過振動盤的高頻振動，芯片排序蠕動上升前行至旋轉(zhuǎn)吸盤抓取機(jī)構(gòu)，然后進(jìn)行三維視覺管腳檢測、Mark檢測、激光打標(biāo)、電性能測試等，在測試過程中如有不合格產(chǎn)品則通過分選機(jī)構(gòu)篩選出次品。

1.1 三維視覺管腳檢測模塊

視覺系統(tǒng)準(zhǔn)備兩個工位分別檢測2D和3D圖像采集，2D檢測是通過漫反射板對燈光的漫反射，使光線照射到芯片上，再由攝像機(jī)捕捉棱鏡反射的正面。3D檢測則由攝像機(jī)捕捉棱鏡反射的側(cè)面［2］。通過對目標(biāo)圖像進(jìn)行邊緣提取、輪廓跟蹤和提取，使用匹配識別的方法確定芯片引腳的數(shù)量和位置。根據(jù)位置信息可以判定各個管腳的寬度、高度和間距等參數(shù)，根據(jù)數(shù)量信息可以判斷出有沒有斷掉的管腳。三維視覺管腳檢測模塊把檢測的信息通過RS485傳送給PLC。

1.2 氣軌送料模塊

氣軌式送料模塊主要包括軌道體、軌道槽、腔體、進(jìn)氣孔、斜槽、阻流板等。軌道體上有電子元器件在其中運(yùn)動的軌道槽，軌道體內(nèi)有腔體，軌道體上有接通腔體的進(jìn)氣孔，腔體上部設(shè)有若干相互平行的與軌道槽內(nèi)相通的斜槽。進(jìn)氣孔和斜槽之間有阻流板，阻流板可以改變進(jìn)氣方向并使進(jìn)氣均勻分散，避免氣流直接從最近的斜槽吹出。工作時，IC芯片置于軌道槽中，壓縮空氣從進(jìn)氣孔進(jìn)入腔體內(nèi)，再從各個斜槽中吹出，均勻的氣體推動芯片呈懸浮狀態(tài)向前移動，這樣減少了芯片和軌道之間的摩擦，延長了軌道的壽命，降低了芯片運(yùn)送過程中的損壞率。

1.3 振動進(jìn)料模塊

振動進(jìn)料模塊采用內(nèi)螺旋導(dǎo)軌振動形式。內(nèi)螺旋振動盤是一個凹的盤體，盤體內(nèi)有內(nèi)螺旋軌道，外端設(shè)置一個凹槽，輸送平臺裝在凹槽內(nèi)。工作時，通過振動驅(qū)動機(jī)構(gòu)高頻振動，使芯片沿著振動盤內(nèi)螺旋導(dǎo)軌整列排序前行至輸送平臺，輸送平臺將排列好的芯片送到下一道工序。

1.4 旋轉(zhuǎn)吸盤抓取模塊

旋轉(zhuǎn)吸盤包括定位盤、上閥體、下閥體、吸嘴、貫穿孔、轉(zhuǎn)盤等。轉(zhuǎn)盤中心有下閥體，下閥體上表面配有上閥體，定位盤在上閥體的上部，定位盤和上閥體之間的彈簧將上閥體和下閥體軸向壓緊，下閥體外周均勻分布許多進(jìn)氣道，吸嘴和進(jìn)氣道吸氣管對接。上閥體上有與氣孔對應(yīng)于貫穿孔。通過控制電磁閥實現(xiàn)吸嘴的吸、放芯片，當(dāng)電磁閥打開時，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，下閥體轉(zhuǎn)動，上閥體保持不動，在貫穿孔和氣孔正對時，吸嘴可吸住芯片，在貫穿孔和氣孔不正對時，由于相鄰氣孔之間的間距小于氣孔本身的直徑，在真空泵的作用下，吸嘴仍然可以吸住芯片，轉(zhuǎn)盤可帶動芯片轉(zhuǎn)換不同的工位，進(jìn)行各種檢測。

2 電氣控制

整個系統(tǒng)的關(guān)鍵是要讓各個部分協(xié)調(diào)運(yùn)行，因此系統(tǒng)的電氣控制部分是很重要的［3］。芯片測試機(jī)的主要控制器采用三菱FX3U系列PLC。PLC主要給出激勵信號及對傳送過來的信號進(jìn)行處理，控制各個部分協(xié)調(diào)運(yùn)行。系統(tǒng)控制框圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)控制框圖

步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動采用SMART STEP A系列驅(qū)動器，該驅(qū)動器具有正反轉(zhuǎn)輸出、報警、復(fù)位等功能，與PLC的接口非常簡單［4］。為節(jié)省PLC的I／O口，并具有良好的人機(jī)界面，選用MCGS TPC7062K觸摸屏。通過觸摸屏可方便地對控制對象進(jìn)行控制及運(yùn)行監(jiān)視，通過界面修改PLC內(nèi)部寄存器的數(shù)值，從而修改系統(tǒng)中相應(yīng)的設(shè)定值。

3 軟件設(shè)計

PLC是整個系統(tǒng)控制的核心，初始化程序使兩臺步進(jìn)電機(jī)A、B復(fù)位，使PLC中內(nèi)部相關(guān)寄存器、計數(shù)器等復(fù)位。由于芯片測試分選機(jī)工作時處于快節(jié)奏狀態(tài)，可能會出現(xiàn)卡料及其他不正常情況，程序中設(shè)置了各種報警功能，通過MCGS界面可以監(jiān)控整個系統(tǒng)安全運(yùn)行。為了便于調(diào)試，程序中設(shè)計了手動功能。其程序總體結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

圖3 程序總體結(jié)構(gòu)圖

4 結(jié)語

該芯片測試分選機(jī)通過使用三菱FX系列PLC控制，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)中各部分功能協(xié)調(diào)工作，通過使用步進(jìn)電機(jī)控制旋轉(zhuǎn)吸盤和分選機(jī)構(gòu)實現(xiàn)了精確定位，達(dá)到了設(shè)計要求。通過人機(jī)界面實現(xiàn)了設(shè)備各部分的狀態(tài)顯示、動態(tài)修改相關(guān)參數(shù)、顯示故障類型并報警等。實驗證明，該測試分選機(jī)能夠滿足生產(chǎn)需要，很大程度上提高了生產(chǎn)效率。

［1］向曉汗，王寶銀.三菱系列PLC完全精通教程［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.

［2］MIAO H K.SRIDHARANN.CAD－CAM integration using machining features［J］.International Journal of Computer Integrated Manufacturing，2002，15（4）：296－318.

［3］張素枝.基于PLC控制技術(shù)的電容測試分選機(jī)［J］.電子工業(yè)專用設(shè)備，2009（10）：46－48.

［4］鄭海紅，辛偉，荊萌，等.CSFX－120薄膜電容測試分選機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計［J］.太原科技，2009（6）：95－96.