DB8002 LED自动粘片机Word下载.docx

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　　45所是从事半导体和电子元器件专用工艺设备研究、开发、制造和相关制作工艺研究的综合性研究所。

研发的产品包括电子材料加工设备、光刻设备、中测设备、清洗设备、封装设备、电子元件设备、图书装订设备、晶体元器件和金刚石刃具等九大系列，建所以来共获得科研成果300多项，其中100多项分别获得国家、省（部）级以上奖励，19种专用设备被国家列入替代进口产品，另有十多项被列为国家级新产品。

由四十五所研制的3000多台（套）专用设备在我国集成电路制造行业和其它行业近百家科研院所、高校、企业的生产线上发挥了重要作用。

通过GJB-9001A-2001和GB/T19001-2000质量管理体系认证。

　　积累了50余年半导体专用设备研发经验，在微电子学、精密光学、计算机应用、自动控制、精密机械、液压、气动及系统工程等诸多技术应用方面居国内领先地位。

完善的质量管理体系，通过GB/T19001-2000质量体系认证并保持良好运行。

　　2四十五所研发DB-8002LED

　　自动粘片机的背景和过程

　　半导体照明技术采用半导体发光二极管（LED）作为新光源。

在同样亮度下，半导体灯的耗电量仅为普通白炽灯的1/10，而寿命却可以延长100倍。

此外，由于光谱中没有紫外线和红外线，半导体灯既无热量又无辐射，而且废弃物可回收，没有污染，属于典型的绿色照明光源。

因此，近年来美国、日本、韩国、欧盟等国家和地区纷纷制订发展计划，以抢占半导体照明产业的制高点。

半导体照明在我国也引起了有关部门的高度重视。

目前，由科技部、信息产业部等6部委和14个地方政府共同实施的“国家半导体照明工程”首批50个项目已经正式启动。

此外，国家还将设立“半导体照明产业化技术开发专项”，以产业化为目标，解决市场急需的半导体照明应用产品低成本产业化技术，培育新型大功率半导体照明产业，重点在大功率、高亮度半导体发光体芯片制造及封装产业化，照明系统技术及重大应用产品开发等两个方面。

　　我国LED封装产业发展较快，目前从业企业约有400多家，封装能力已超过200亿只，预计在今后几年，我国在LED封装产业中要占全球市场的70%左右，封装规模生产线及设备的需求将会巨增。

五年内，我国封装企业扩建或新建年产5亿只以上的生产线会有15-20条左右。

但封装产业发展中仍存在很多问题，一是企业数量虽多但生产线规模都很小，绝大部分企业都是手工或半自动生产作业，产量超过5亿只的大生产线企业屈指可数；

二是产业综合竞争力不强，产品都集中在传统支架式LED，且主要是低端产品，新兴的ChipLED、TopLED、PowerLED、HighPowerLED等国内没有形成规模；

三是主要封装设备象全自动芯片粘片机、引线焊接机、测试机、编带机等全需要进口，设备价格昂贵，企业投资成本压力太大；

四是LED照明所需的高效低成本大功率LED产品，目前我国还没有一条封装生产线，封装技术及设备都处于开发阶段。

　　经过近几年来的发展，国内在LED产品制造方面已经取得了巨大进步，积累了产业化的经验，具备了实现LED整个产业链全面、健康发展的基础。

随着我国LED（light-emittingdiode发光二极管）产业的飞速发展，LED照明产业的不断拓宽，国内LED生产厂家纷纷改进生产工艺、更新生产设备，以适应不断提高的高效照明LED器件的生产；

与此同时，如何解决高成本和低利润的问题也摆在了众多生产厂家的面前，于是，降低生产设备采购成本成了各厂家解决问题的重要手段。

　　市场分析

　　1、国内LED产业的发展状况

　　目前国内的生产厂家在线的LED粘片机大约有600台以上，我国LED产量从2000年84亿只增加到2003年的200亿只，平均每年新增粘片机在100台以上，业内预计2004年LED产量可突破300亿只，新增粘片机将会在150台以上。

未来5年内，将是LED产业大发展时期，中国将会成为世界LED后封装的最大生产基地，这将会有一大批规模（年产10亿只以上）型企业诞生（注：

我国目前只有两三家年产5亿只以上的企业）。

　　2、国内LED粘片机的应用情况概述

　　目前在国产设备领域LED粘片机还属空白，各厂家在大量使用ASM公司的AD809系列粘片机，其中既有陈旧的AD809，也有新购置的AD809A-03，还有数量很少的用于表面贴装LED的高速粘片机AD8930；

AD809A-03是国内生产线上的较为先进的主力机型，使用单位主要有：

佛山国星光电（4台）、廊坊鑫谷光电（4台）。

　　3、8002粘片机研制的必要性

　　针对我国LED产业的需求以及在国内属于空白，研制8002粘片机具有现实意义：

（1）8002粘片机的研制成功可以满足国内LED产业的需求。

（2）可以跟踪世界先进技术水平，构造拥有自主知识产权的技术平台。

　　（3）成为我所新的经济增长点。

　　4、8002粘片机的市场前景

　　随着LED产品应用领域的不断扩大，以及发达国家制造业向中国转移，国内对LED的需求增长迅速，市场前景广阔。

按年产量10亿只产能计算，需20-25台粘片机（7K/小时）两个班次进行生产，如果国内年产量要达到300亿只，那么就需要7K/小时产能的机型700台左右，而目前能达到7K/小时产能的在线机器不足百台。

由此可见，随着LED年产量的不断增加LED8002粘片机的市场前景是相当可观的。

　　技术分析

　　1、全自动LED粘片机国外概况

　　国外全自动LED粘片机的主要生产厂是位于香港的ASM公司，其生产的AD809、AD809-03、AD8930型LED粘片机占据了大部分市场份额，其技术形式也基本代表了LED粘片设备的发展方向。

　　2、总体方案设计思想

　　跟踪世界粘片机发展水平和先进技术，以ASM公司AD809A-03为原型机，为LED后封装生产线提供可靠实用的8002粘片机。

（1）以我们现有的技术和能力确保该机型的研发顺利完成。

（2）目前国内生产厂家对此机型迫切需求

　　（3）此机型性价比很高。

　　2004年，我所通过对国内外市场的调研，决定研制开发一种LED全自动生产制成中用于后封装的LED粘片机。

　　8002粘片机是用于LED（发光二极管）生产制成中进行管芯与引线框架粘接的自动化设备，是LED自动化生产线上后到工序必备的关键设备之一;

该机型将满足目前国内大多数LED生产线的需求，它适用范围广，通用性强，除适合各种高品质、高亮度LED（红色、绿色、黄色、蓝色、白色等）生产外，还可用于部分半导体分离器件、二极管、三极管、PCB及小型DIP、SOP等产品的生产。

　　8002粘片机在研发过程中大量采用我所键合设备攻关课题中的成熟技术，如多轴高速运动控制技术，图象识别及自动对准技术，伺服精确定位控制技术，计算机控制技术等；

这些技术的应用使该机的整机技术指标和可靠性达到国外同类机型的水平。

　　8002粘片机的研制目标：

瞄准国内LED产业，适应生产厂家的工艺要求，向国内生产厂提供高性价比、高可靠的实用化机型。

是基于垂直式LED支架的DB-8002LED粘片机，是LED后封装生产线上的一种关键设备，它是集机械、电气、计算机、软件和粘片工艺为一体的一种高自动化设备，目前该机的粘片速度已达到每秒2只以上，生产效率每小时7000只以上，粘片精度正负50微米，其指标全面达到国外同类机型的水平。

同时，根据LED芯片键合设备的经验，在LED自动粘片机商品化样机的研制开发过程中，取得了关键单元的技术突破，并掌握了9项发明专利技术。

　　3DB-8002LED自动粘片机的

　　关键技术及其特点

　　1、高速精密运动控制技术

　　第一，效率高，自动化程度高。

其粘片周期约为300毫秒,即每秒完成3次粘片动作，运动频率高。

整个运动包括三维点胶、二维拾片粘片、二维晶片台、二维传输夹持和图像处理。

每个粘片周期由17个点到点的基本运动单元组成，每秒完成51个这样的运动。

摆臂最大加速度达到5g。

　　第二，整机动作复杂。

有十六个电机，其中有八个高速大力矩伺服电机，一个带编码器步进电机，其余都为步进电机。

在一个粘片周期内有12个电机在同时运动，因此每个电机的运动时序分配、运动脉冲、加减速度曲线、信号反馈等巨大数据处理都必须在粘片周期内有条不紊的完成。

　　第三，运动精度高。

有8英寸高精度的晶片台和传输台，整机中有8个电机的分辨率达到3μm，定位精度8μm。

　　第四，运动的高可靠性。

一般的后封装线键合设备24小时不停机，各元器件的高可靠性、高质量是保证该设备稳定运行的关键指标。

　　2、图像识别处理系统

　　图像系统主要包含光路、图像卡和算法处理，光路一般由图像采集的CCD、光源、光路传输和调焦镜头组成，可根据产品的特点选配图像采集系统。

图像卡多选用国外现成产品，关键是图像卡的二次开发，LED粘片机有其自身的特点。

　　第一，多模板识别。

根据芯片的不同，一般要进行电路、墨点、崩角、划痕等识别，通常不少于7个模板，模板库中有多个模板可自由选取组合。

模板识别精度达到±

1个像素。

　　第二，动态下高速识别处理。

由于整机运行速度快，每个芯片的识别时间要小于10毫秒，而像划痕这种随机分布的特征，需要多种算法和优化处理。

　　3、整机系统控制软件

　　LED粘片机是一个庞大、复杂的系统组合，包括各种电机、图像处理、检测光纤、气动元器件、螺线管等，还有庞大的工艺文件储存、参数修改、故障自诊断等功能，在设计、硬件选择、软件编程时全方位考虑。

　　第一，整机方案的可行性。

各系统的兼容性、通讯、干扰、速度匹配以及易操作维修性；

　　第二，控制系统的实时性、快速性。

随着整机效率的提高，我们熟悉的Windows操作系统不能满足实时控制的需要，必须建立新的实时性更强的WindowsCE或QNX等操作系统，选择与之配套的多轴运动控制卡和图像卡，提高底层程序相应速度，减少中间管理环节，提高整体控制实时性;

　　第三，成熟技术的应用和二次开发。

要充分运用我们现有的成熟技术，发挥已有的特长，开发拥有自主知识产权的核心技术，逐步完善质量管理体系。

对关键的多轴卡、图像卡要进行再开发，以满足设备不断升级换代的需要;

　　第四，充分优化完善系统控制软件。

随着工作的不断深入，新问题不断出现，我们要不断的改进完善，紧密联系工艺线来满足用户新的要求。

　　第五，能够完善粘片工艺，保证产品质量。

每一批次的芯片、框架、银浆质量都有变化，通过调节点胶量、键合压力等来保证产品质量不变。

　　4、多轴运动控制技术

（1）多轴运动控制技术原理

　　多轴运动控制卡开发了DSP（数字信号处理器）技术的强大功能，可以通过选择硬件设置,设置参数和编写程序，从而实现一种特殊的用途，使每一个固件能够控制多根轴，这些轴可以互相联动以进行完全协调的运动，每一根轴也可以放入它自己的坐标系中从而得到多个完全独立的动作。

它的CPU与轴的通信是通过被特殊设计的门阵列ICs来实现的。

每一个ICs能够控制四个模拟输出通道，四个作为输入的编码器，