LED全自动粘片机的上位机软件设计

吕　宁

（大连市市政设计研究院有限责任公司,辽宁　大连　116011）

LED全自动粘片机的上位机软件设计

吕宁

（大连市市政设计研究院有限责任公司,辽宁大连116011）

摘要：为提升LED全自动粘片机的生产效率，提出并实现了以Visual C#作为开发工具，以可编程控制器为下位机的上位机软件系统的设计方案。通过在软件系统加入了高交互性的工艺参数设置功能，缩短了操作员的调试时间；加入了晶元映射功能，提高了全自动粘片机拾取芯片的效率。在实际应用中，粘片机的生产效率提升了2.2%，起到了为粘片机生产商和集成芯片生产商节约生产成本的作用，对新型LED全自动粘片机上位机软件系统的开发工作具有参考意义。

关键词：LED全自动粘片机；上位机软件；晶圆映射

0　引言

LED全自动粘片机是一种用于LED（发光二极管）生产中进行芯片与引线框架粘接的自动化设备，是LED自动化生产线上必备的关键设备之一。随着LED封装技术的不断发展，对粘片机的要求也越来越高，主要目的是提升设备的生产效率。粘片机是一个复杂的机电系统，在软件上分为上位机和下位机两部分，它要完成的各种任务都是根据特定的工艺要求由上位机和下位机软件合作完成。上位机软件的主要任务是完成与操作员交互、芯片（Die）特征识别、芯片拾取控制三方面。目前有两种途径可实现通过优化上位机软件实现粘片机性能的提升：第一，通过节省操作员在设置工艺参数时的调试时间；第二，通过降低拾取晶元上芯片的定位时间。本文设计并实现了一种新型上位机软件系统，通过降低以上两种情况所耗费的时间，实现了粘片机生产效率的提升。

1　粘片机的工艺流程

LED全自动粘片机应用于LED集成封装的前段工艺中，该段工艺负责将芯片粘接引线基架上，由在工控机上运行的上位机软件配合下位机（可编程控制器）协同完成。LED全自动粘片机共有8个工艺流程。

在生产时，引线基架由上料部进入粘片机，粘片机将LED芯片粘贴在引线基架上，由下料部卸载。在此8个工艺流程中，上位机软件的主要任务有三种，分别是是完成与操作员交互、芯片特征识别、芯片拾取控制三方面。分别应用在操作员调试粘片机和粘片机拾取芯片过程中。从而实现粘片机性能的提升。

2　软件结构

粘片机的上位机软件系统主要有3项功能，5项子功能，在系统中流动的数据分为图像数据和控制数据两种。软件系统的工作模式分为两种：手动模式和自动模式，两种模式通过操作员进行切换。在手动模式状态下，操作员可以设置粘片机的工艺参数，当操作员完成工艺参数设置工作后，粘片机可进入自动模式大批量的生产产品。

输入软件系统的数据有3种，分别为工业照相机拍摄的图片数据、操作员输入的控制指令。在手动模式中，控制指令经由参数设置和操作控制模块进入系统，一部分属于下位机运行时所需的工艺参数，经通讯模块进入下位机；另一部分为系统运行参数，进入自动控制模块。为了方便操作员快速输入控制指令，以上指令都被储存在数据库中以备随时调用。工业照相机拍摄的图片用于对晶元上的芯片进行定位，它会进入视觉识别模块进行分析，通过模式识别算法计算出芯片与绑定头拾取位置之间的位置数据，位置数据会进入自动控制模块，为XY平台移动和绑定头拾取芯片提供工艺参数。

通讯模块是软件系统中与下位机沟通的接口，负责将其他模块的指令转换为下位机支持的指令格式，通过串行口与下位机通讯。通讯

指令格式遵循OMRON FINS Commands指令系统规范。

3　提升调试效率的功能

粘片机在出厂前调试时，调试人员需要频繁访问下位机内储存的工艺参数。为提升调试效率，采用了数据库存储工艺参数以提升存取效率。数据库中存有操作指令表和工艺参数表，前者记录粘片机各部件单步动作的启动指令；后者记录存取下位机中工艺参数的指令。通过将操作指令和工艺参数储存在数据库中，不但可以实现快速存取数据的能力，而且也为上位机软件的开发提供了便利，粘片机的开发人员可以在不重新编译上位机软件的前提下选择向操作员暴露的操作指令和工艺参数。

4　升生产效率的功能

在生产过程中，上位机需要响应下位机发出的拍照请求，完成工业照相机拍照、视觉识别、拾取芯片的任务。通过将晶元映射功能应用到芯片拾取工艺中，以达到在整体上节省定位芯片位置时间的结果，从而达到提升生产效率的目的。

视觉模块负责完成以下任务：（1）响应自动控制模块的拍照命令，控制工业照相机拍摄在晶元上位于拾取位置芯片的照片；（2）对芯片的特征进行识别，向自动运行模块提交芯片是否有墨点、缺角、崩边和角度偏移的缺陷芯片特征，对符合拾取条件的芯片，向自动运行模块提交XY平台移动校正信息；（3）响应并执行操作员从用户界面上提交的视觉识别指令。视觉识别模块中的核心是芯片特征识别功能，在芯片的贴装过程中被自动运行模块调用，拾取过程中芯片特征识别的工作由晶元芯片和参考芯片模式识别子模块完成。

5　性能测试

衡量LED粘片机上位机软件性能的主要参数有两项，分别是固晶效率和制程能力指数。固晶效率是反映粘片机生产能力的重要参数，固晶效率越高，粘片机在单位时间内的产能越高。目前，在国内应用的同类粘片机的固晶效率为4500片/小时。另一个性能参数是粘片机的制程能力指数。制程能力指数是描述粘片机设备性能可靠性的参数，其值越高设备性能越可靠，产品不良率越低，性能一致性越好。通常来说，制程能力大于1.33，代表制程能力达到了1级。经测试，安装本软件系统的粘片机制程能力指数达到了1.34。

6　结论

为提升粘片机的生产效率，提出并实现了以Visual C#作为开发工具，以可编程控制器为下位机的粘片机上位机软件系统的设计方案。通过缩短操作员的调试时间和提高粘片机拾取芯片的效率，将粘片机的生产效率提升了2.2%，起到了为集成芯片生产商节约生产成本的作用。对新型粘片机上位机软件系统的开发工作具有参考意义。