專利名稱：集成電路芯片封裝成型質(zhì)量視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及工業(yè)化生產(chǎn)中產(chǎn)品質(zhì)量的視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)，特別涉及集成電路芯片 封裝成型質(zhì)量的視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以檢測(cè)集成電路芯片封裝成型后的料片方向、芯 片腳數(shù)、腳間距、腳彎、腳傷、腳斷以及提壩(dam bar，也叫中筋連桿)未切等質(zhì)量指標(biāo)。
背景技術(shù)：
微電子技術(shù)的突飛猛進(jìn)，使得各種半導(dǎo)體芯片的集成度越來(lái)越高，同時(shí)芯片的體 積趨向于小型化及微型化，這些都對(duì)芯片的檢測(cè)提出了較高的要求。而現(xiàn)場(chǎng)的工業(yè)化大批 量生產(chǎn)更使得傳統(tǒng)的人工肉眼檢測(cè)難以滿足實(shí)際需求。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)所具有的非接觸性、 連續(xù)性、經(jīng)濟(jì)性、靈活性等優(yōu)點(diǎn)，使人們有了更好的選擇，人工檢測(cè)正逐漸被機(jī)器視覺(jué)檢測(cè) 所替代。在半導(dǎo)體制造技術(shù)中，封裝成型是半導(dǎo)體集成電路芯片生產(chǎn)的最后一道工序。在 此工序中，很容易出現(xiàn)將不同型號(hào)的產(chǎn)品混合，料片裝反，甚至于裝入瑕疵的料片等問(wèn)題， 因此對(duì)這道工序后的質(zhì)量檢測(cè)更為重要。使用人工檢測(cè)效率很低，不能滿足產(chǎn)能需要，且穩(wěn) 定性不高。而采用智能相機(jī)，僅能檢測(cè)芯片腳數(shù)、料片方向等指標(biāo)，不能檢測(cè)料片的缺陷。將 機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用于集成電路芯片封裝成型質(zhì)量檢測(cè)，主要是通過(guò)對(duì)實(shí)時(shí)抓取的圖像采用模式 匹配進(jìn)行定位，分析處理圖像并得到圖像的各種參數(shù)，與預(yù)先設(shè)好的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較計(jì) 算，進(jìn)而判斷圖像合格與否。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種集成電路芯片封裝成型質(zhì)量視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)，旨在將機(jī)器視覺(jué) 應(yīng)用于集成電路芯片封裝成型質(zhì)量檢測(cè)，提高檢測(cè)效率，適應(yīng)工業(yè)化大批量生產(chǎn)需要。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種集成電路芯片封裝成型質(zhì) 量視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)，主要由光源、背光板、光學(xué)鏡頭、CCD圖像傳感器、圖像采集卡、PC機(jī)組成， 其中，光源位于背光板后方或端部，光學(xué)鏡頭位于背光板前方，被測(cè)芯片的定位面位于背光 板與光學(xué)鏡頭之間，CCD圖像傳感器位于光學(xué)鏡頭對(duì)應(yīng)被測(cè)芯片定位面的聚焦位置上，以此 構(gòu)成一種背光取像結(jié)構(gòu)；CCD圖像傳感器的輸出端與圖像采集卡的輸入端相連，圖像采集 卡的輸出端與PC機(jī)的輸入端相連。上述技術(shù)方案中的有關(guān)內(nèi)容解釋如下1、上述方案中，所述“C⑶圖像傳感器”是一種半導(dǎo)體器件，能夠把光學(xué)影像轉(zhuǎn)化為 數(shù)字信號(hào)。CCD圖像傳感器的作用就像膠片一樣，但它是把圖像像素轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，比如 數(shù)碼相機(jī)中使用的就是CCD圖像傳感器。2、上述方案中，所述“背光取像結(jié)構(gòu)”是指能夠獲得背光圖像拍攝系統(tǒng)，即逆光圖 像拍攝系統(tǒng)，與正光圖像拍攝系統(tǒng)的光照方向相反。本方案采用這種取像結(jié)構(gòu)更有利用于 對(duì)抓取的圖象進(jìn)行處理和判斷。3、上述方案中，為了對(duì)檢測(cè)的結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)處理，本視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)還可以配設(shè)I/O卡和可編程控制器(PLC)，可編程控制器經(jīng)I/O卡與PC機(jī)雙向連接。本實(shí)用新型工作原理是通過(guò)一個(gè)背光取像結(jié)構(gòu)對(duì)被測(cè)芯片實(shí)時(shí)抓取背光圖像， 并將該圖像像素通過(guò)CCD圖像傳感器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，經(jīng)圖像采集卡送入PC機(jī)采用模式 匹配進(jìn)行定位，分析處理圖像并得到圖像的各種參數(shù)，與預(yù)先設(shè)好的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較計(jì) 算，進(jìn)而判斷圖像合格與否。由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)能夠自動(dòng)完成整個(gè)檢測(cè)過(guò)程，并且使檢測(cè)過(guò)的產(chǎn)品數(shù) 據(jù)記錄庫(kù)中，精確的檢測(cè)能力解放了人工檢測(cè)，使得檢測(cè)流程更加流暢，極大地減少了人為 的誤判，生產(chǎn)效率顯著提高。2、本實(shí)用新型通過(guò)I/O卡控制取像，由C⑶獲取圖像，通過(guò)對(duì)芯片的識(shí)別來(lái)檢測(cè)料 片方向、芯片腳數(shù)、腳間距以及腳彎、腳傷、腳斷和提壩(dam bar，也叫中筋連桿)未切等指 標(biāo)。同時(shí)，通過(guò)I/O卡將結(jié)果傳輸給PLC。腳彎能夠檢查到0.5像素，腳缺陷及提壩(dam bar，也叫中筋連桿)能夠檢察到1像素，檢測(cè)時(shí)間約為200ms。3、本實(shí)用新型具有人機(jī)接口簡(jiǎn)潔友好，使用方便等特點(diǎn)。完全滿足了檢測(cè)的需要， 增強(qiáng)了系統(tǒng)的檢測(cè)能力。

附圖1為本實(shí)用新型硬件系統(tǒng)原理圖；附圖2為本實(shí)用新型軟件系統(tǒng)原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述實(shí)施例一種集成電路芯片封裝成型質(zhì)量視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)如附圖1所示，該系統(tǒng)由光源、背光板、光學(xué)鏡頭、CCD圖像傳感器、圖像采集卡、PC 機(jī)、I/O卡和可編程控制器(PLC)組成。其中，光源位于背光板后方或端部，光學(xué)鏡頭位于 背光板前方，被測(cè)芯片的定位面位于背光板與光學(xué)鏡頭之間，CCD圖像傳感器位于光學(xué)鏡頭 對(duì)應(yīng)被測(cè)芯片定位面的聚焦位置上，以此構(gòu)成一種背光取像結(jié)構(gòu)。CXD圖像傳感器的輸出 端與圖像采集卡的輸入端相連，圖像采集卡的輸出端與PC機(jī)的輸入端相連?？删幊炭刂破?(PLC)經(jīng)I/O卡與PC機(jī)雙向連接。本實(shí)施例通過(guò)I/O卡控制取像，由CXD獲取圖像，通過(guò)對(duì)芯片圖像的識(shí)別來(lái)檢測(cè)相 應(yīng)指標(biāo)。同時(shí)，通過(guò)I/O卡將結(jié)果傳輸給可編程控制器(PLC)。當(dāng)料架上的料片到位時(shí)，由 可編程控制器(PLC)通過(guò)I/O卡通知PC機(jī)對(duì)料片進(jìn)行拍照，然后由視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)采集的圖像 進(jìn)行匹配，檢測(cè)相關(guān)指標(biāo)，然后通過(guò)I/O卡輸出檢測(cè)結(jié)果給可編程控制器(PLC)，可編程控 制器(PLC)再對(duì)料片進(jìn)行處理。本檢測(cè)系統(tǒng)能夠同時(shí)檢測(cè)料片方向、芯片腳數(shù)、腳間距，以 及腳彎、腳傷、腳斷和提壩(dam bar，也叫中筋連桿)未切等指標(biāo)。腳彎能夠檢查到0. 5像 素，腳缺陷及提壩(dam bar，也叫中筋連桿)能夠檢察到1像素，檢測(cè)時(shí)間約為200ms。本系統(tǒng)基于PC機(jī)+運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)+數(shù)據(jù)采集卡的控制策略，主要由照明系統(tǒng)、圖 像采集卡、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)以及圖像處理系統(tǒng)組成。數(shù)據(jù)采集卡負(fù)責(zé)采集光電傳感器信號(hào)和 接受交流伺服驅(qū)動(dòng)器的反饋信號(hào)；運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)由可編程控制器(PLC)、電機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，主要負(fù)責(zé)電機(jī)的控制和次品挑選的動(dòng)作，包括電機(jī)的連續(xù)運(yùn)行和步進(jìn)運(yùn)行方式選擇、 運(yùn)行速度、加速度、運(yùn)行時(shí)間等設(shè)置。PC機(jī)負(fù)責(zé)分析、處理、識(shí)別從CCD圖像傳感器采集過(guò)來(lái) 的被檢測(cè)物品的圖像，并處理各硬件部件分工合作和協(xié)調(diào)控制。由圖像采集卡獲取圖像，把 采集到的圖像傳送給PC機(jī)，在PC機(jī)上進(jìn)行圖像處理，完成缺陷檢測(cè)任務(wù)，檢測(cè)結(jié)果在監(jiān)視 器上顯示，并送給報(bào)警單元及可編程控制器(PLC)執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作。為了更好地開(kāi)發(fā)和維護(hù)，使檢測(cè)項(xiàng)目和檢測(cè)內(nèi)容靈活方便，且方便進(jìn)一步的完善 和擴(kuò)展，本系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，各個(gè)相對(duì)獨(dú)立的模塊完成不同的功能，整個(gè)軟件系統(tǒng) 包括七個(gè)模塊，如圖2所示。1.制程管理針對(duì)不同的材料，可增加、刪除制程，并通過(guò)SECS通訊，能夠響應(yīng)上層MES或CIMS 中下達(dá)的生產(chǎn)命令，自動(dòng)調(diào)取相應(yīng)的制程。2.參數(shù)設(shè)置包括檢測(cè)參數(shù)設(shè)置和系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置，檢測(cè)參數(shù)設(shè)置主要對(duì)系統(tǒng)正確工作所必須的 參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，包括芯片尺寸及引腳公差的設(shè)定、相機(jī)的標(biāo)定、掃描線設(shè)定、缺陷檢測(cè)灰度 設(shè)定等。系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置包括檢測(cè)結(jié)果設(shè)置、Trig信號(hào)處理設(shè)置等。3.圖像處理包括對(duì)采集卡和相機(jī)的參數(shù)初始化和信號(hào)同步，可以實(shí)現(xiàn)相機(jī)連續(xù)采集、單步采 集和隨機(jī)觸發(fā)采集。單步采集對(duì)應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)任一芯片進(jìn)行圖像抓取、處理從而獲得參數(shù)；連 續(xù)采集是使系統(tǒng)按一定的頻率進(jìn)行采集圖像；隨機(jī)觸發(fā)采集對(duì)應(yīng)于現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)檢測(cè)，當(dāng)傳 感器檢測(cè)到有芯片時(shí)，發(fā)出觸發(fā)電平信號(hào)控制相機(jī)對(duì)芯片拍照。此外，還可以在無(wú)硬件連接 的情況下脫機(jī)虛擬運(yùn)行，從磁盤(pán)或其它存儲(chǔ)器中調(diào)入圖像，進(jìn)行參數(shù)設(shè)定或模擬現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行。4.模板學(xué)習(xí)包括模板芯片的學(xué)習(xí)、檢測(cè)區(qū)域?qū)W習(xí)、模板芯片學(xué)習(xí)參數(shù)的設(shè)置、模板芯片引腳個(gè) 數(shù)檢測(cè)及尺寸的學(xué)習(xí)。通過(guò)對(duì)模板芯片的學(xué)習(xí)，將引腳個(gè)數(shù)、ROI區(qū)域等參數(shù)保存在制程中， 并且通過(guò)對(duì)芯片尺寸的學(xué)習(xí)，將得到的像素尺寸轉(zhuǎn)換為實(shí)際尺寸，完成標(biāo)定。5.檢測(cè)為了獲取待檢測(cè)芯片在圖像中的位置，必須在檢測(cè)區(qū)域中搜索到這些芯片相應(yīng)的 ROI區(qū)域，通過(guò)分析ROI區(qū)域，提取芯片的邊緣輪廓，并結(jié)合設(shè)定的公差值檢測(cè)引腳存在的 個(gè)類缺陷，包括腳斷、腳傷、提壩(dam bar，也叫中筋連桿)未切、尺寸錯(cuò)誤等等，對(duì)檢測(cè)結(jié) 果進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)，顯示檢測(cè)異常并對(duì)這些異常進(jìn)行處理。6.數(shù)據(jù)管理為了保證檢測(cè)的可靠和精度，本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)為多用戶系統(tǒng)，不同的用戶對(duì)應(yīng)不同的 操作等級(jí)，所具備的操作權(quán)限也各不相同，可分為操作工、技術(shù)員和工程師三個(gè)級(jí)別，工程 師用戶具備系統(tǒng)操作的最高權(quán)限，能操作系統(tǒng)的所有功能，如系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、檢測(cè)芯片的模 板設(shè)置以及檢測(cè)公差的設(shè)定等；技術(shù)員用戶能夠?qū)W習(xí)模板；而操作工用戶只能調(diào)用由上層 用戶預(yù)先設(shè)定好的參數(shù)和環(huán)境變量，完成芯片的檢測(cè)。除此之外，本模塊還記錄管理檢測(cè)過(guò) 程中的數(shù)據(jù)信息，如操作時(shí)間、操作人員、操作批次、檢測(cè)結(jié)果等信息，并根據(jù)這些信息計(jì)算 UPH、MTBA、MTBF 等。7.通訊[0036]包括I/O通訊和SECS通訊(軟件通訊)兩部份，I/O通訊主要負(fù)責(zé)與PLC之間進(jìn) 行動(dòng)作的交流。當(dāng)料片到位后，PLC通過(guò)I/O卡向PC機(jī)發(fā)出Trig信號(hào)；檢測(cè)完成后，PC機(jī) 向PLC發(fā)出檢測(cè)結(jié)果，由PLC處理相關(guān)動(dòng)作。SECS通訊主要負(fù)責(zé)與上層系統(tǒng)的聯(lián)系，包括響 應(yīng)上層系統(tǒng)下達(dá)的批號(hào)，自動(dòng)調(diào)用相應(yīng)的制程；將檢測(cè)結(jié)果發(fā)給上層系統(tǒng)等功能。上述實(shí)施例只為說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù) 的人士能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。 凡根據(jù)本實(shí)用新型精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之 內(nèi)。
權(quán)利要求一種集成電路芯片封裝成型質(zhì)量視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于主要由光源、背光板、光學(xué)鏡頭、CCD圖像傳感器、圖像采集卡、PC機(jī)組成，其中，光源位于背光板后方或端部，光學(xué)鏡頭位于背光板前方，被測(cè)芯片的定位面位于背光板與光學(xué)鏡頭之間，CCD圖像傳感器位于光學(xué)鏡頭對(duì)應(yīng)被測(cè)芯片定位面的聚焦位置上，以此構(gòu)成一種背光取像結(jié)構(gòu)；CCD圖像傳感器的輸出端與圖像采集卡的輸入端相連，圖像采集卡的輸出端與PC機(jī)的輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于包括I/O卡以及可編程控制器， 可編程控制器經(jīng)I/O卡與PC機(jī)雙向連接。
專利摘要一種集成電路芯片封裝成型質(zhì)量視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于主要由光源、背光板、光學(xué)鏡頭、CCD圖像傳感器、圖像采集卡、PC機(jī)組成，其中，光源位于背光板后方或端部，光學(xué)鏡頭位于背光板前方，被測(cè)芯片的定位面位于背光板與光學(xué)鏡頭之間，CCD圖像傳感器位于光學(xué)鏡頭對(duì)應(yīng)被測(cè)芯片定位面的聚焦位置上，以此構(gòu)成一種背光取像結(jié)構(gòu)；CCD圖像傳感器的輸出端與圖像采集卡的輸入端相連，圖像采集卡的輸出端與PC機(jī)的輸入端相連。該系統(tǒng)可以檢測(cè)集成電路芯片封裝成型后的料片方向、芯片腳數(shù)、腳間距、腳彎、腳傷、腳斷以及堤壩未切等質(zhì)量指標(biāo)，大大提高了檢測(cè)效率。
文檔編號(hào)G01B11/02GK201681051SQ200920282738
公開(kāi)日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
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