半导体封装工艺的高速发展,离不开先进的工艺装备,其中晶圆级倒装装备是现阶段以及未来要攻克的难点。机器视觉系统是高性能倒装装备的关键技术,相对于设备的“眼睛”,提供检测和定位功能。本文对晶圆级倒装机的对位视觉系统展开研究,实现判定芯片、基板是否合格的缺陷检测算法及二者的高精度定位算法,具体研究内容如下:1、了解倒装在半导体封装工艺中的位置和优缺点,分析倒装装备的核心模块功能及其视觉系统。深入调研面向倒装键合过程中视觉检测及视觉定位算法的研究现状及需求,明确视觉检测及定位过程存在的问题,确定本文的研究思路与内容。2、分析倒装芯片存在的各类缺陷,针对缺球、连焊、错位等芯片缺陷提出网格拟合检测算法,有效识别焊球位置缺陷,同时通过高斯混合模型方法,解决焊球尺寸缺陷问题。3、面向倒装键合过程芯片凸点的精密定位需求,采用基于二次多项式插值的亚像素边缘提取算法及最小二乘圆拟合法,提取所有芯片凸点圆心坐标。利用所有凸点中的最外围种子点圆心进行矩形拟合,求取矩形的中心坐标和角度信息,从而确定凸点芯片的定位信息。4、提出并实现基于Blob原理的基板缺陷检测方法;根据基板的定位要求,提出基于边缘方向的形状模板匹配算法,在利用金字塔策略提升匹配速度的同时可有效获取基板的定位信息,为倒装键合过程提供基板的位置信息。5、搭建倒装芯片键合过程的芯片/基板视觉检测与定位实验平台,确定光源、相机、镜头等选型方案,对系统进行标定实验。基于C++编程工具,开发实现芯片/基板视觉检测与定位系统,并通过芯片/基板实例验证系统的有效性。