微波組件設備點(diǎn)膠高度測量算法研究

摘要：點(diǎn)膠是微波組件在進(jìn)行集成時(shí)的一道關(guān)鍵工序，對后道工序影響深遠，點(diǎn)膠針頭和待點(diǎn)膠產(chǎn)品的點(diǎn)膠路徑之間的距離為點(diǎn)膠高度。理論上的平面度會(huì )因為在產(chǎn)品進(jìn)行裝配或烘烤后發(fā)生翹曲，導致點(diǎn)膠高度發(fā)生變化，直接影響點(diǎn)膠效果。為此，本文研究了微波組件封裝設備中的點(diǎn)膠模塊，提出一種可以全過(guò)程測高點(diǎn)智能細分算法。該測量方法首先對點(diǎn)膠路徑的CAD信息進(jìn)行解析，提取并根據細分閥值計算需要測量高度的坐標點(diǎn)位置信息，最后根據測量數據對點(diǎn)膠過(guò)程進(jìn)行高度補償。目前該方法已應用于型號為D441A的點(diǎn)膠機上。測試結果表明，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(diǎn)膠圖形的完整性。

關(guān)鍵詞：微波組件；點(diǎn)膠；細分；高度測量

0 引言

點(diǎn)膠工序主要用于微波組件生產(chǎn)過(guò)程中導電銀膠、紅膠等膠材的高精度點(diǎn)涂工作。膠材點(diǎn)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(guò)垂直固化爐或烘箱加熱固化膠材，實(shí)現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(diǎn)膠的效果會(huì )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。由于鋁合金膨脹系數大（23 ppm），在加工或裝配過(guò)程中易發(fā)生點(diǎn)膠面翹曲（最大可達 0.5 mm），導致點(diǎn)膠過(guò)程中發(fā)生撞針、膠水斷點(diǎn)、刮傷鍍層等質(zhì)量問(wèn)題。目前主流的點(diǎn)膠高度測量方式是使用激光位移傳感器，在點(diǎn)膠開(kāi)始前，對點(diǎn)膠路勁上的 3 個(gè)點(diǎn)進(jìn)行高度測量，將測量值用于確定點(diǎn)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(huì )發(fā)生上述質(zhì)量問(wèn)題。

針對目前市面上點(diǎn)膠機無(wú)法在點(diǎn)膠全路徑進(jìn)行高度測量的問(wèn)題，本文提出一種全過(guò)程測高位置智能識別與測量方法：首先，獲得點(diǎn)膠路徑的坐標位置，再通過(guò)設置的最小細分值對點(diǎn)膠路徑進(jìn)行自動(dòng)分段，并計算生成測高點(diǎn)的坐標數據，激光位移傳感器根據坐標點(diǎn)信息進(jìn)行測高并保存，點(diǎn)膠針頭根據點(diǎn)位坐標信息進(jìn)行點(diǎn)膠。此方法主要分為兩個(gè)部分：

（1）獲取點(diǎn)膠路徑坐標信息，并進(jìn)行轉換；

（2）根據細分值將點(diǎn)膠路徑進(jìn)行細分，計算并生成測高點(diǎn)坐標數據。

1 點(diǎn)膠路徑的自動(dòng)識別

由于點(diǎn)膠路徑的初次繪制是在CAD軟件中進(jìn)行的，為了能夠成功完成點(diǎn)膠路徑的圖形數據解析，需要生成 CAD 軟件的接口文件 DXF 格式的文檔。點(diǎn)膠路徑的繪制是基于多段線(xiàn)進(jìn)行的，繪制完成后，操作人員會(huì )刪除圖紙上除點(diǎn)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(xiàn)進(jìn)行讀取和解析，就能夠識別到點(diǎn)膠路徑。本文在充分查閱、分析 DXF 文件格式的基礎上，編寫(xiě)詳細的多段線(xiàn)數據提取程序，DXF 文件讀入解析的流程圖如圖 1 所示，提取塊多段線(xiàn)的部分程序截圖如圖 2 所示。

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

根據圖 5 所示，全路徑測高點(diǎn)智能細分算法的主要思路是通過(guò)將點(diǎn)膠路徑多段線(xiàn)中的線(xiàn)段長(cháng)度與人工設置的細分閥值進(jìn)行比較。若比較結果小于細分閥值，則不需要進(jìn)行細分，繼續使用多段線(xiàn)端點(diǎn)作為測高點(diǎn)。若比較結果大于細分閥值，則進(jìn)行計算后，多該段線(xiàn)段進(jìn)行細分，并將細分后的坐標點(diǎn)作為測高點(diǎn)。

通過(guò)上述計算，可以將細分點(diǎn)的坐標值全部計算出來(lái)，并與原有線(xiàn)段端點(diǎn)一起存入測高點(diǎn)列表，待激光位移傳感器進(jìn)行測高時(shí)使用。

3 實(shí)驗驗證與分析

為了驗證點(diǎn)膠高度測量算法的效果，同時(shí)對典型產(chǎn)品的細分閥值進(jìn)行確認，以型號 D441A 的點(diǎn)膠機為基礎進(jìn)行測試，全路徑高度測量與點(diǎn)膠高度補償的流程如圖 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(jìn)行設置，測量到高度值后進(jìn)行點(diǎn)膠，通過(guò)點(diǎn)膠過(guò)程中是否撞針來(lái)驗證點(diǎn)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(jìn)行分類(lèi)；

撞針與否通過(guò)點(diǎn)膠圖形的連續性人工進(jìn)行統計。

根據上述分組要求進(jìn)行測試，每組點(diǎn)膠 150 次，各組的測試統計結果如表 1 所示。

各組測試統計結果的折線(xiàn)圖如圖 8 所示。

實(shí)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(diǎn)膠過(guò)程中的撞針，同時(shí)又節省了近 50% 的測試時(shí) 間。當然，對于不同的產(chǎn)品，根據不同的結構特征，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 結語(yǔ)

本文研究了微波組件的點(diǎn)膠的全過(guò)程測高過(guò)程，根據不同產(chǎn)品的細分閥值對產(chǎn)品點(diǎn)膠路徑需要測高的點(diǎn)進(jìn)行細分。大量的測試數據表明，本文提出的方法能夠在保證點(diǎn)膠圖形 100% 連續的情況下，有效地控制測量時(shí)間。本文的方法已成功用于 D441A 型點(diǎn)膠機，避免點(diǎn)膠過(guò)程中的撞針，保證了點(diǎn)膠的合格率，設備的運行效率和穩定性均能滿(mǎn)足產(chǎn)線(xiàn)日常加工，具有很好的應用前景。

參考文獻：

[1] 熊志武,李文龍,尹周平.RFID設備點(diǎn)膠高度補償算法研究與實(shí)現[J].制造業(yè)自動(dòng)化,2013,35(16):33-37.

[2] 劉鳳華.自動(dòng)點(diǎn)膠機在自動(dòng)環(huán)氧粘片中的應用[J].電子產(chǎn)品世界,2021,28(08):79-81.

[3] 劉鳳華.自動(dòng)環(huán)氧粘片的常見(jiàn)問(wèn)題與處理[J].電子工業(yè)專(zhuān)用設備,2020,49(06):61-63.

[4] 王毅青.點(diǎn)膠高度對膠點(diǎn)面積影響的實(shí)驗與分析[J].大眾標準化,2020(21):96-97.

[5] 劉振昌.一種基于PLC全自動(dòng)點(diǎn)膠機控制系統設計[J].電子制作,2014(22):33-34.

(注：本文轉載自《電子產(chǎn)品世界》2022年7月期)