高精度激光印字方法与流程

1.本发明涉及印字方法，具体涉及一种用于封装后集成电路的高精度激光印字方法。


背景技术：

2.封装后的集成电路印字，是行业内的一个通常的工艺过程。一般情况下，采用如下两种方法：
3.一为在集成电路封装切割(或者冲压)前，以周围标记为基准直接印字，它的优点是印字效率高，由于通常具有单元电路的基准，印字精度比较高；二为切割后测试中进行印字，单颗直接测试好后印字，这样虽然能够提升印字精度，但是一台激光印字只能供应一台测试机器，大大降低了激光印字的效率，增加了单元电路的生产成本。
4.在方法一中，对于封装外形较大(比如说2*2mm以上)，由于有单元附近的位置对位参考，或者说matrix阵列较少(比如说30*40＝1200ea阵列)，激光印字的位置精度容易保证，只需要确保抓取的两点对位，用通常的步距输入，就能够轻易完成在2*2mm封装单元上印字，另外在2*2mm上的印字，字高一般在0.3mm,印有2行字，印字位置四周空出距离,留出距离达到 /-0.5mm，由于需要印字的单元较大，所以边沿不需要非常高的精度，就能够满足印字要求。
5.但是，当遇到更小型封装如1.1*0.9mm外形，在诸如90*90mm基板基础上需要印字的阵列达到68*81＝5508ea，通常的抓两点，采用步距定位的方式，再加上步距之间的基板累计误差，传统的抓点定位方法无法满足印字精度位置的要求，会造成印字位置的偏差。印字位置四周空出距离,留出距离上下位置只有 /-0.17mm，左右位置 /-0.4mm，所以当产品出现翘曲，基板累积误差较大时候，由于通常的算法只考虑了图纸位置数据，然后进行手动修正调整，在累积误差的影响下，就会在上下位置印字时候容易偏出封装边沿。
6.为此，需要改善该印字对位方法，才能满足密集矩阵、小单元的印字。


技术实现要素：

7.为了克服上述缺陷，本发明提供一种高精度激光印字方法，该印字方法采用自适应的位置精度算法，精确计算出产品需要印字的数据矩阵表，可以克服由于产品基板制造累积误差、产品加工翘曲引起的矩阵步距的误差。
8.本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：
9.一种高精度激光印字方法，包括以下步骤：
10.步骤1：待印字的产品通过导轨传送到配有全自动检测的摄像头下面，摄像头对产品进行扫描，定位控制器对扫描的产品进行检测，获得产品边沿参考位置，得到相关位置信息；
11.步骤2：定位控制器通过计算得到精确的数据矩阵表：
12.2.1输入相关参数：在定位控制器的软件操作界面中输入印字矩阵的x轴和y轴方
向的步距、输入要印字的字符内容、以及输入x轴和y轴方向的印字矩阵个数kx和ky；
13.2.2定位控制器获取产品四角位置，并计算出产品中心点坐标与产品传入的偏移角度；
14.2.3根据产品对应每个角的单元印刷线标记，检测并计算出每个角单元的对应位置坐标；
15.2.4定位控制器根据取得的偏转角度、中心点坐标、x轴和y轴方向的实际单元数据，做出实际位置数据矩阵表；
16.步骤3：定位控制器将得到的数据矩阵表映射传递给激光印字控制器，激光印字控制器控制激光头对产品进行激光印字。
17.优选地，上述步骤2.2中具体包括如下流程：
18.(1)根据矩形产品的直角印刷线，取得四角矩形角点位置；
19.(2)根据矩形角点的对角坐标，取得中心坐标；
20.(3)根据相邻角连线取得产品的偏转角度误差。
21.优选地，上述步骤2.2中具体包括如下详细流程：
22.(1)抓图定四角位置：定位控制器控制摄像头抓取导轨上产品的四角位置，并通过图像检测软件，抓取每个角的两条垂直边，而获得四边形基板每个角的坐标位置，分别为左上角a、右上角b、左下角d和右下角c；
23.(2)中心点位置：根据抓取的四角点a、b、c、d,进行ac和bd连线，得到ac和bd的交叉点，则得到产品需要印字的中心点位置e；
24.(3)偏移角度：计算出ab连线与导轨边沿之间的夹角，而得到产品在导轨内的放置偏移角θ；
25.优选地，上述步骤2.3中具体包括如下流程：
26.(1)对准每个角单元位置的x方向格子，取得角上单元x方向中心x方向位置；
27.(2)对准每个角单元位置的y方向格子，取得角上单元y方向中心y方向位置；
28.(3)取得矩阵相关的x,y边长数据，根据x,y单元个数，计算出实际单元的x,y数值。
29.优选地，上述步骤2.3中具体包括如下详细流程：
30.(1)抓取左上角端的四个印刷线，并延长四个印刷线得到jikh四边形，并得到该四边形的中心点q，q为左上角印刷单元的中心点，依此方法分别获得右上角中心点r、左下角中心点s和右下角中心点t；
31.(2)根据q、r、s、t计算出整个印字区域的范围，其中x轴方向的长度分别为qr和st，y轴方向的长别分别为qs和rt；
32.(3)精确计算实际矩阵步距：分别取qr和st的平均值、qs和rt的平均值，得到lx和ly，再根据输入的kx和ky，精确计算出实际的步距为lx/kx和ly/ky。
33.优选地，上述步骤2.4中具体为：实际位置矩阵表：根据步骤2.2和2.3得到的四角印刷单元中心点q、r、s、t，矩阵偏移角θ以及矩阵中心位置e，上述参数构成了实际图形检测控制器获知的精确位置的定位。
34.优选地，上述步骤3中具体为：定位控制器将得到的数据矩阵表送入激光印字控制器，激光印字控制器根据传来的信息进行数据映射，得到激光的位置数据，然后根据数据，逐行逐列地计算矩阵里面各个单元的中心位置，据此中心位置，在产品送入激光头下后，控
制激光头对产品进行激光印字。
35.本发明的有益效果是：
36.1)本印字方法采用自适应的位置精度算法，精确计算出产品需要印字的数据矩阵表，可以克服由于产品基板制造累积误差、产品加工翘曲引起的矩阵步距的误差，印字位置精度达到
±
50μm，其中激光印字单元本身的精度为
±
20μm，从而满足了密集矩阵、小单元产品的印字需求；
37.2)本方法是在原有常规检测基础上发展起来的，对密集矩阵单元的印字具有普遍的参考意义，且克服的常规仅仅根据图纸尺寸位置印字带来的较大偏差；实际中应用了图像自动检测功能来精确检测位置，进一步提升了印字位置精度，实际的改进方法后，对高密度矩阵印字获得了巨大的成功，大大减少了其它印字方法上的反复调试要求，大大节省了印字调机时间。
附图说明
38.图1为本发明的印字原理图；
39.图2为本发明中产品基板的简示图；
40.图3为本发明中基板四角截图的放大图；
41.图4为本发明中图像抓取四角的参考线图；
42.图5为本发明中四角、交叉点和偏移角的简示图；
43.图6为本发明中四角单元印刷线的简示图；
44.图7为本发明中特征印刷抓取的简示图；
45.图8为本发明中四角单元中心点的连线图；
46.图9为本发明中矩阵计算距离的举例示意图。
具体实施方式
47.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。
48.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以使这里描述的本技术的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
49.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器
件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
50.实施例：如图1-9所示，一种高精度激光印字方法，包括以下步骤：
51.步骤1：待印字的产品通过导轨传送到配有全自动检测的摄像头下面，摄像头对产品进行扫描，定位控制器对扫描的产品进行检测，获得产品边沿参考位置，得到相关位置信息；如图2所示，待印字的产品即产品基板包括若干个封装单元，每个单元上都需要进行印字处理，通常每个单元为一印字矩阵；
52.步骤2：定位控制器通过计算得到精确的数据矩阵表：
53.2.1输入相关参数：在定位控制器的软件操作界面中输入印字矩阵的x轴和y轴方向的步距、输入要印字的字符内容、以及输入x轴和y轴方向的印字矩阵个数kx和ky；即输入单元在x轴、y轴边长、印字字符以及在x轴、y轴方向的单元个数；
54.2.2定位控制器获取产品四角位置，并计算出产品中心点坐标与产品传入的偏移角度；
55.2.3根据产品对应每个角的单元印刷线标记，检测并计算出每个角单元的对应位置坐标；
56.2.4定位控制器根据取得的偏转角度、中心点坐标、x轴和y轴方向的实际单元数据，做出实际位置数据矩阵表；
57.步骤3：定位控制器将得到的数据矩阵表映射传递给激光印字控制器，激光印字控制器控制激光头对产品进行激光印字。如图1所示，本印字方法采用自适应的位置精度算法，精确计算出产品需要印字的数据矩阵表，可以克服由于产品基板制造累积误差、产品加工翘曲引起的矩阵步距的误差，印字位置精度达到
±
50μm，其中激光印字单元本身的精度为
±
20μm，从而满足了密集矩阵、小单元产品的印字需求。
58.上述步骤2.2中具体包括如下流程：
59.(1)根据矩形产品的直角印刷线，取得四角矩形角点位置；
60.(2)根据矩形角点的对角坐标，取得中心坐标；
61.(3)根据相邻角连线取得产品的偏转角度误差。
62.进一步地，上述步骤2.2中具体包括如下详细流程：
63.(1)抓图定四角位置：定位控制器控制摄像头抓取导轨上产品的四角位置，并通过图像检测软件，抓取每个角的两条垂直边，而获得四边形基板每个角的坐标位置，分别为左上角a、右上角b、左下角d和右下角c；如图3-4所示，通过图像抓取单元抓取图像抓取框中的每个角两条垂直边，而得到其延长线的交点，即获得基板每个角的坐标位置；
64.(2)中心点位置：根据抓取的四角点a、b、c、d,进行ac和bd连线，得到ac和bd的交叉点，则得到产品需要印字的中心点位置e；
65.(3)偏移角度：计算出ab连线与导轨边沿之间的夹角，而得到产品在导轨内的放置偏移角θ；图5中示出了a、b、c、d、e以及偏移角θ；
66.上述步骤2.3中具体包括如下流程：
67.(1)对准每个角单元位置的x方向格子，取得角上单元x方向中心x方向位置；
68.(2)对准每个角单元位置的y方向格子，取得角上单元y方向中心y方向位置；
69.(3)取得矩阵相关的x,y边长数据，根据x,y单元个数，计算出实际单元的x,y数值。
70.进一步地，上述步骤2.3中具体包括如下详细流程：
71.(1)抓取左上角端的四个印刷线，并延长四个印刷线得到jikh四边形，并得到该四边形的中心点q，q为左上角印刷单元的中心点，依此方法分别获得右上角中心点r、左下角中心点s和右下角中心点t；本实施例中基板上共有5508个单元矩阵，四个角对应的单元见图6，图6为单元角定位标记与单元放大图，图中印刷线用于检测；图7所示为抓取特征印刷线，定位四个角的位置，图上f，g为印刷线抓取框，图像检测软件根据特征抓取两个框，根据特征，垂直延伸四根线，相互交叉得到jhik四边形，求出四角交点，再由四角位置坐标，得到了q点的左上角单元中心，图8中示出了四个角的中心点；
72.(2)根据q、r、s、t计算出整个印字区域的范围，其中x轴方向的长度分别为qr和st，y轴方向的长别分别为qs和rt；
73.(3)精确计算实际矩阵步距：分别取qr和st的平均值、qs和rt的平均值，得到lx和ly，再根据输入的kx和ky，精确计算出实际的步距为lx/kx和ly/ky。
74.上述步骤2.4中具体为：实际位置矩阵表：根据步骤2.2和2.3得到的四角印刷单元中心点q、r、s、t，矩阵偏移角θ以及矩阵中心位置e，上述参数构成了实际图形检测控制器获知的精确位置的定位。
75.上述步骤3中具体为：定位控制器将得到的数据矩阵表送入激光印字控制器，激光印字控制器根据传来的信息进行数据映射，得到激光的位置数据，然后根据数据，逐行逐列地计算矩阵里面各个单元的中心位置，据此中心位置，在产品送入激光头下后，控制激光头对产品进行激光印字。由于各个单元中心位置是由自动图像检测控制器检测出的实际位置，从而克服了产品片与片之间的制作误差，且克服了产品加工过程中由于变形等因素产生的误差，大大提升了激光印字的精度；逐行逐列地计算矩阵里面各个单元的中心位置的具体步骤为：四个角分别为各个象限来计算，q从 x,-y方向计算，r从-x,-y方向计算，s从 x, y方向计算，t从-x, y方向计算，贴近实际的印字位置，图9中单元2中心点的坐标为x2＝x1 (lx)*cosθ，y2＝y1 (lx)*sinθ，以此类推依次计算出各单元准确的位置。
76.应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。