粘片机中芯片丢失的光敏检测方法及其分析

　　1 引言
　　在粘片机的研制及生产过程中，芯片丢失检测技术作为该设备的关键技术之一，它直接影响到此类设备的可靠性，稳定性。键合头在拾取芯片后，往放置位快速运行的过程中，芯片有可能在此过程中脱落，因此，在放置前须检测吸头上是否有芯片。如有芯片，可以按正常流程在放置位放置芯片：如吸头处无芯片，表明芯片已丢失，吸头须回到拾取位，重新拾取芯片。在国内生产线上所用的粘片机，其芯片丢失的检测方法，一般均采用光敏检测方法或真空检测方法。
　　2 光敏检测理论基础
　　光电元件的基础理论是光电效应。光被看作是由一连串具有一定能量的粒子所构成，每个光子具有的能量hv正比于光的频率v(h为普朗克常数)。所以，用光照射一物体，就可以看作这物体受到一连串能量为hv的光子所轰击，而光电效应就是由于该物体吸收到光子能量为hv的光后产生的电效应。通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为三类。
　　第一类，在光线作用下能使电子逸出物体表面的称外光电效应，基于外光电效应的光电元件有光电管、光电倍增管。
　　第二类，在光线作用下能使物体电阻率改变的称为内光电效应，又叫光电导效应，基于内光电效应的光电元件有光敏电阻，以及由光敏电阻制成的光导管等。
　　第三类，在光线作用下能使物体产生一定方向电动势的称阻挡层光电效应。基于阻挡层光电效应的光电元件，主要有光电池和光电晶体管等。
　　第一类的元件属于真空光电元件，第二、三类的元件属于半导体光电元件。
　　3 拾取机构
　　如图1所示，拾取机构由吸头，固定座，光敏管3部分组成。针对生产线上常见尺寸一般为0.15 mm×0.15 mm～2.O mm×2.0 mm，因此，吸头内孔的直径最小为O.1 mm。在光电检测方式下，内孔的直径越小，透光量越小，光敏管检测就越困难。在这种情况下，须增大运算放大器的放大倍数，但运放的放大倍数太大，由于光敏管暗电流太大而发生饱和，因此，选择的光敏晶体管应具备暗电流小，同时灵敏度高的特性。吸头安装于固定座时，在接触处加密封圈；安装光敏晶体管后，也须用密封胶做好密封措施，防止从固定座吸气口抽真空时腔体漏气。
　　4 检测方法
　　如图2所示，在HSDB-6105高速粘片机中，拾取机构在x，y，z 3个方向作直线运动。拾取机构将晶片工作台上的芯片拾取后，沿y轴方向运行于放置位的过程中，依靠检测安装于吸头y轴运行轨迹下方的发光二极管的光线来判断芯片是否丢失。如芯片丢失，则拾取机构运行经过发光二极管的上方时，位于固定座的光敏晶体管将检测到特定波长的光线；如检测不到，则说明芯片没有丢失。 因为吸头内孔的直径为0.1 mm，而其长度为20 mm，即使在芯片丢失的情况下，光敏管接受的由发光二极管发出的光量非常微弱，所以，在选择光敏管时应选择暗电流小而输出电流大的光敏管。经过比较，我们选择了SHARP公司硅光敏管，其型号和具体参数如表1。