微波組件設(shè)備點膠高度測量算法研究

摘要：點膠是微波組件在進行集成時的一道關(guān)鍵工序，對后道工序影響深遠，點膠針頭和待點膠產(chǎn)品的點膠路徑之間的距離為點膠高度。理論上的平面度會因為在產(chǎn)品進行裝配或烘烤后發(fā)生翹曲，導致點膠高度發(fā)生變化，直接影響點膠效果。為此，本文研究了微波組件封裝設(shè)備中的點膠模塊，提出一種可以全過程測高點智能細分算法。該測量方法首先對點膠路徑的CAD信息進行解析，提取并根據(jù)細分閥值計算需要測量高度的坐標點位置信息，最后根據(jù)測量數(shù)據(jù)對點膠過程進行高度補償。目前該方法已應(yīng)用于型號為D441A的點膠機上。測試結(jié)果表明，采用適當細分閥值的高度測量與補償方法，可以極大減少撞針率，提高點膠圖形的完整性。

關(guān)鍵詞：微波組件；點膠；細分；高度測量

0 引言

點膠工序主要用于微波組件生產(chǎn)過程中導電銀膠、紅膠等膠材的高精度點涂工作。膠材點涂后，采用貼片機或者手工貼片的方式將芯片、電容、電路片等器材貼裝到基材表面，再通過垂直固化爐或烘箱加熱固化膠材，實現(xiàn)對上述元器件與基板腔體之間的電氣連接與機械連接。而膠材起到了導熱、導電、緩沖、機械支撐等作用，因此點膠的效果會直接影響到微波組件的性能。

微波組件中的微帶電路為了避免信號串擾，主要是粘接于鋁腔體的窄槽內(nèi)。由于鋁合金膨脹系數(shù)大（23 ppm），在加工或裝配過程中易發(fā)生點膠面翹曲（最大可達 0.5 mm），導致點膠過程中發(fā)生撞針、膠水斷點、刮傷鍍層等質(zhì)量問題。目前主流的點膠高度測量方式是使用激光位移傳感器，在點膠開始前，對點膠路勁上的 3 個點進行高度測量，將測量值用于確定點膠路徑的平面高度。但是，該方法檢測到因基板翹曲而造成的微小高度差，依舊會發(fā)生上述質(zhì)量問題。

針對目前市面上點膠機無法在點膠全路徑進行高度測量的問題，本文提出一種全過程測高位置智能識別與測量方法：首先，獲得點膠路徑的坐標位置，再通過設(shè)置的最小細分值對點膠路徑進行自動分段，并計算生成測高點的坐標數(shù)據(jù)，激光位移傳感器根據(jù)坐標點信息進行測高并保存，點膠針頭根據(jù)點位坐標信息進行點膠。此方法主要分為兩個部分：

（1）獲取點膠路徑坐標信息，并進行轉(zhuǎn)換；

（2）根據(jù)細分值將點膠路徑進行細分，計算并生成測高點坐標數(shù)據(jù)。

1 點膠路徑的自動識別

由于點膠路徑的初次繪制是在CAD軟件中進行的，為了能夠成功完成點膠路徑的圖形數(shù)據(jù)解析，需要生成 CAD 軟件的接口文件 DXF 格式的文檔。點膠路徑的繪制是基于多段線進行的，繪制完成后，操作人員會刪除圖紙上除點膠路徑和產(chǎn)品外框以外的所有元素。因此，對 DXF 格式中的多段線進行讀取和解析，就能夠識別到點膠路徑。本文在充分查閱、分析 DXF 文件格式的基礎(chǔ)上，編寫詳細的多段線數(shù)據(jù)提取程序，DXF 文件讀入解析的流程圖如圖 1 所示，提取塊多段線的部分程序截圖如圖 2 所示。

需要注意的是，目前絕大多數(shù)設(shè)備都以產(chǎn)品左上角設(shè)備運行的原點，但在 CAD 的坐標系中繪制點膠路徑卻不一定是產(chǎn)品左上角作為原點。因此需要做一個平面直角坐標系的平移，將點膠路徑的坐標點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為設(shè)備能夠使用的數(shù)據(jù)，如圖 3 所示。

根據(jù)圖 5 所示，全路徑測高點智能細分算法的主要思路是通過將點膠路徑多段線中的線段長度與人工設(shè)置的細分閥值進行比較。若比較結(jié)果小于細分閥值，則不需要進行細分，繼續(xù)使用多段線端點作為測高點。若比較結(jié)果大于細分閥值，則進行計算后，多該段線段進行細分，并將細分后的坐標點作為測高點。

通過上述計算，可以將細分點的坐標值全部計算出來，并與原有線段端點一起存入測高點列表，待激光位移傳感器進行測高時使用。

3 實驗驗證與分析

為了驗證點膠高度測量算法的效果，同時對典型產(chǎn)品的細分閥值進行確認，以型號 D441A 的點膠機為基礎(chǔ)進行測試，全路徑高度測量與點膠高度補償?shù)牧鞒倘鐖D 7 所示。

為了更好的檢驗測高效果與細分閥值之間的關(guān)系，對于典型產(chǎn)品，按照不同的細分閥值進行設(shè)置，測量到高度值后進行點膠，通過點膠過程中是否撞針來驗證點膠高度測量算的效果，分組要求如下：

細分閥值按照 1 mm、2 mm、3 mm、4 mm、5 mm、 6 mm、7 mm、8 mm 進行分類；

撞針與否通過點膠圖形的連續(xù)性人工進行統(tǒng)計。

根據(jù)上述分組要求進行測試，每組點膠 150 次，各組的測試統(tǒng)計結(jié)果如表 1 所示。

各組測試統(tǒng)計結(jié)果的折線圖如圖 8 所示。

實驗表明，對于典型產(chǎn)品，采用 4 mm 以下的細分閥值，既可以避免點膠過程中的撞針，同時又節(jié)省了近 50% 的測試時 間。當然，對于不同的產(chǎn)品，根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)特征，比如腔槽深度、寬度、倒角等，可以采取上述分組測試需找到最適合的細分閥值。

4 結(jié)語

本文研究了微波組件的點膠的全過程測高過程，根據(jù)不同產(chǎn)品的細分閥值對產(chǎn)品點膠路徑需要測高的點進行細分。大量的測試數(shù)據(jù)表明，本文提出的方法能夠在保證點膠圖形 100% 連續(xù)的情況下，有效地控制測量時間。本文的方法已成功用于 D441A 型點膠機，避免點膠過程中的撞針，保證了點膠的合格率，設(shè)備的運行效率和穩(wěn)定性均能滿足產(chǎn)線日常加工，具有很好的應(yīng)用前景。

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(注：本文轉(zhuǎn)載自《電子產(chǎn)品世界》2022年7月期)