基于嵌入式硬件平台的划片机视觉系统设计
半导体后封装工艺中关键设备划片机是通过主轴高速旋转、y向精密分度定位、x向导轨高速运动、θ向多角度旋转实现对多个芯片图形划分加工的设备。可用于硅集成电路、SAW器件、Ga/As、铌酸锂、锑化铋、厚膜电路、磷化铟等特种材料和脆硬材料晶片的划切分片。
本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/201612/325002.htma鉴于在精密划片机检测系统的检测速度和精度上的要求,需要分辨率较高的CCD摄像机对划切图像进行快速提取。PC-Based产品的硬件技术已经实现,但PC结构中仍存在诸多因素影响划片机的实际使用,如硬盘可能出现的机械故障、风扇带来的不稳定因素、抗震性能指标,抗干扰指标等等,这些因素依然是制约IPC(PC工控机)应用于半导体设备的问题之一。通过引入嵌入式硬件方案解决了这个难题,同时也大大降低了成本。
基于嵌入式硬件平台的精密划片机硬件部分采用主从式双CPU结构模式,主CPU为ARM处理器。精密划片机控制主体由3个单元构成:监控管理单元、四轴运动控制单元和划片机视觉单元。划片机视觉单元是通过对图像实时采集来监测晶圆划切过程;监控管理单元主要功能是监测设备运行、设置加工参数等;四轴运动控制单元是采用专用运动控制芯片,接收S3c2510传递的参数来直接控制电机完成运动控制。
视觉采集系统基于的PCI总线具备32Bit数据总线,时钟频率可达66 MHz,最快传输速率达到264 MB/s,能够满足划片机视觉系统需要,设计的核心板扩展2个PCI插槽。嵌入式设备需编写PCI设备的驱动程序将现有的PCI设备应用到嵌入式主板中。
划片机的视觉采集系统由光学照明系统、CCD摄像器件、图像处理软件等部分构成,视觉系统构成见图1。
![](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/fetch/20161101/325002_1_0.jpg)
2 硬件电路设计
根据PCI系统的总线拓扑结构设计了划片图像采集系统的硬件结构。其中的摄像头,根据划片机视觉的要求选用35万像素的PCI接口的图像采集模块。
系统主处理器采用三星公司的S3C25lO,考虑到S3C2510内置PCI控制器,扩展的2块PCI接口可分别和四轴嵌入式运动控制芯片MCX314As和图像采集模块连接。系统框图见图2。
![](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/fetch/20161101/325002_1_1.jpg)
芯片为ARM 940T内核,最高运行频率可达200 MHz,芯片内置的SDRAM控制器、PCI控制器、USB控制器和10M/100M以太网控制器等一系列接口控制器。满足精密划片机的实时控制要求,主板的外部时钟源为10 MHz,通过S3C2510的4个内置倍频率器,设置引脚CLKMOD0、CLKMODl、CPU_ FREQl、BUS_ FREQ0为高;设置引脚CPUFREQ0、CPU_FREQ2、BUS_FREQl、BUS_ FREQ2为低,使系统内核运行频率为133MHz,PCI设备运行频率为66 MHz,USB设备运行频率为48 MHz。图3是S3C2510的PCI插槽图。
![](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/fetch/20161101/325002_1_2.jpg)
系统上电后,PCI插槽上图像采集模块将等待CCD摄像头模拟信号的输入,当图像采集模块得到模拟数据后便对模拟数据进行编码,处理后的数据通过S3C2510内部AHB总线传输到SDRAM,主控管理单元利用主板上嵌入式Linux系统中的视频服务程序使用解码播放器即可对晶圆监测划切。
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