專利名稱：Ic芯片引腳共面性檢測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子集成電路模塊的檢測(cè)設(shè)備，特別是ic芯片引腳共面性檢測(cè)設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著電子信息工業(yè)的迅速發(fā)展，在電子集成電路器件生產(chǎn)的流水線上，產(chǎn)品性能檢測(cè)是一
項(xiàng)重要的工序，特別是SQ型IC芯片在進(jìn)行表面貼裝時(shí)，貼裝工藝對(duì)引腳的共面性提出了相 當(dāng)高的要求。根據(jù)相關(guān)調(diào)查，目前國際上有生產(chǎn)類似檢測(cè)儀器的廠家，但只具有20腳、28mm 以內(nèi)的芯片的大視場(chǎng)檢測(cè)的儀器，而在國內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)具有生產(chǎn)此類產(chǎn)品設(shè)備的生產(chǎn)廠家，以 日本同類產(chǎn)品為代表，其檢測(cè)儀器具有計(jì)算機(jī)識(shí)別、圖像采集和光源照明系統(tǒng)，其檢測(cè)方法 是通過物鏡景深效應(yīng)及其成像清晰度來判斷IC芯片是否合格，這種方法的缺點(diǎn)如下
1、 檢測(cè)速度慢，因需要控制好物鏡的景深值O.lmm,則物鏡的視場(chǎng)不宜過大，過大會(huì)導(dǎo) 致像差大，尤其是軸外像差難以消除，從而很難保證景深0.1mm，故無法一次性檢測(cè)28個(gè)以 上的引腳，最終導(dǎo)致檢測(cè)速度慢， 一個(gè)芯片分四段進(jìn)行檢測(cè)，其檢測(cè)一個(gè)芯片時(shí)間約需要8 秒；
2、 芯片生產(chǎn)成本大，因其設(shè)備是將芯片的頂面作為基準(zhǔn)面.，引腳朝上，平放在設(shè)備的檢 測(cè)平臺(tái)上，為了保證檢測(cè)的平穩(wěn)性，就必須保證頂面的加工平面度，以及與引腳底面的平行 度，這樣會(huì)對(duì)芯片本身的加工質(zhì)量提出更高的要求，從而導(dǎo)致芯片生產(chǎn)成本的增加；
3、 物鏡制造成本高，因物鏡景深值的精度要求很高，會(huì)使物鏡結(jié)構(gòu)變得很復(fù)雜，從而加 工成本很高；
4、 設(shè)備價(jià)格昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，公開一種結(jié)構(gòu)新穎、價(jià)格便宜、能快速檢 測(cè)IC芯片引腳共面性，避免規(guī)模生產(chǎn)時(shí)發(fā)生不良焊接的一種IC芯片引腳共面性檢測(cè)儀。
本發(fā)明包括圖像采集系統(tǒng)和自動(dòng)識(shí)別軟件系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)不同的是它還設(shè)置有包括芯 片進(jìn)料定位機(jī)構(gòu)、光路切換機(jī)構(gòu)和電機(jī)控制機(jī)構(gòu)三部分的機(jī)電控制系統(tǒng)，光學(xué)圖像采集系統(tǒng) 為左右對(duì)稱的雙光路結(jié)構(gòu)，機(jī)電控制系統(tǒng)分別與光學(xué)圖像采集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)識(shí)別系統(tǒng)連接。
所述的芯片進(jìn)料定位機(jī)構(gòu)置于檢測(cè)儀主支撐架的中部和半反半透鏡之間，由芯片支撐架、 左芯片固定壓條、右芯片固定壓條、芯片定位板和定位珠組成，在芯片定位板的中部開設(shè)一 個(gè)通孔，定位珠設(shè)置在該通孔中，左芯片固定壓條和右芯片固定壓條對(duì)應(yīng)于被檢測(cè)芯片的尺 寸，分別配裝在芯片定位板的下方和芯片支撐架的左、右端面上。
所述的光路切換機(jī)構(gòu)包括推拉棱鏡裝置和滑動(dòng)裝置，推拉棱鏡裝置由直線電機(jī)、推拉棱鏡 推桿、推拉棱鏡底板、推拉棱鏡座、芯片推桿、傳感器和左、右推拉棱鏡以及左、右行程控 制桿組成，推拉棱鏡底板右側(cè)的下面固定在導(dǎo)軌滑動(dòng)體上，右側(cè)的上面與推拉棱鏡座鏈接， 右推拉直角棱鏡、左推拉直角棱鏡固定在推拉棱鏡底板與推拉棱鏡座所圍著的空隙中(兩棱 鏡的反射面方向相反)；推拉棱鏡底板中部的長槽中分別固定著左行程控制桿、右行程控制桿、
3推拉棱鏡底板左側(cè)端面與固定在電機(jī)支撐座上的直線電機(jī)相連，推拉棱鏡底板左側(cè)下面與芯 片推桿相連，傳感器固定架的左端固定在電機(jī)支撐座的頂端，傳感器固定架的右側(cè)兩端各固 定在左右的主支撐架的頂部，傳感器固定在傳感器固定架的中部。
滑動(dòng)裝置包括支撐塊、導(dǎo)軌基座、滑軌座和導(dǎo)軌滑動(dòng)體，支撐塊固定在主支撐架上，滑軌 座固定在支撐塊的中部，左右各一導(dǎo)軌基座固定在滑軌座上，兩導(dǎo)軌基座中間夾著導(dǎo)軌滑動(dòng) 體，并在接觸的面上填滿滾珠，可使導(dǎo)軌滑動(dòng)體在兩導(dǎo)軌基座中間來回的自由的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
所述的電機(jī)控制機(jī)構(gòu)，其電控柜設(shè)置在主支撐架旁，在電控柜中設(shè)置有單片機(jī)，該單片機(jī) 通過導(dǎo)線與直線電機(jī)連接。
所述的左右對(duì)稱的雙光路機(jī)構(gòu)，即在芯片定位機(jī)構(gòu)的左右兩邊對(duì)稱設(shè)置有光源箱、三片聚 光鏡、光瀾和半反半透鏡，在主支撐架的頂端內(nèi)面設(shè)置有與半反半透鏡相對(duì)的兩個(gè)直角棱鏡， 直角棱鏡設(shè)置在直角棱鏡座中，推拉棱鏡亦為兩個(gè)并排反射面相反，反射面與直角棱鏡相對(duì)， 推拉棱鏡設(shè)置在推拉棱鏡座中，推拉棱鏡座設(shè)置在滑動(dòng)裝置上，推拉直角棱鏡將光信號(hào)反射 在其垂直上方的物鏡及CCD中成像。工作時(shí)，鎢燈發(fā)出的光線依次通過三片聚光鏡(聚光鏡 固定在主支撐架上)、光瀾、半反半透鏡后，直射在檢測(cè)芯片引腳及芯片支撐架上，經(jīng)該表面 發(fā)射后，直射在半反半透鏡的反射面上，將光線反射到位于半反半透鏡垂直上方的直角棱鏡 上(直角棱鏡固定在直角棱鏡座上，直角棱鏡座固定在主支撐架上)，然后該直角棱鏡將光線 反射到與該棱鏡成水平方向，且安放在推拉棱鏡座中，反射面與之相對(duì)的右推拉直角棱鏡上， 最后由該棱鏡將光線反射到位于其垂直上方的CCD進(jìn)行成像。在整個(gè)光路中CCD每次只能 對(duì)其中一側(cè)引腳的光信號(hào)進(jìn)行成像，而兩路光信號(hào)的切換的是安放在推拉棱鏡座和推拉棱鏡 底板中兩個(gè)反射面相反且并排放置的直角棱鏡(右推拉直角棱鏡、左推拉直角棱鏡)，加上通 過電機(jī)對(duì)推拉棱鏡底板的往復(fù)控制來實(shí)現(xiàn)兩路光信號(hào)切換。
整個(gè)檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行過程說明如下-
當(dāng)直線電機(jī)向前推進(jìn)時(shí)，檢測(cè)芯片和安裝在推拉棱鏡底板與推拉棱鏡座所圍繞著的空隙中 右推拉直角棱鏡、左推拉直角棱鏡一起向前運(yùn)動(dòng)，直到左行程控制桿接觸到傳感器的檢測(cè)區(qū) 域，傳感器發(fā)送信號(hào)給單片機(jī)，單片機(jī)控制電機(jī)停止，此時(shí)左推拉直角棱鏡將檢測(cè)芯片左側(cè) 檢測(cè)光信號(hào)通過物鏡傳遞給CCD成像，待軟件處理后，PC機(jī)通知單片機(jī)左側(cè)檢測(cè)完絲，單 片機(jī)控制直線電機(jī)往后運(yùn)動(dòng)，此時(shí)安裝在推拉棱鏡底板與推拉棱鏡座所圍繞著的空隙中右推 拉直角棱鏡、左推拉直角棱鏡一起往后運(yùn)動(dòng)(檢測(cè)芯片停留在檢測(cè)位置)，直到右行程控制桿 接觸到傳感器的檢測(cè)區(qū)域后，傳感器發(fā)送信號(hào)給單片機(jī)，單片機(jī)控制電機(jī)停止，此時(shí)右推拉 直角棱鏡將檢測(cè)芯片右側(cè)檢測(cè)光信號(hào)通過物鏡傳遞給CCD成像，待軟件處理后將芯片檢測(cè)結(jié) 果顯示到屏幕上，即完成了一片檢測(cè)芯片的檢測(cè)，該結(jié)構(gòu)在直線電機(jī)一次往返條件下，成功 實(shí)現(xiàn)了進(jìn)料和兩側(cè)芯片引腳的檢測(cè)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
1、檢測(cè)速度快，由于在整個(gè)光路中CCD每次只能對(duì)其中一側(cè)引腳的光信號(hào)進(jìn)行成像，而 兩路光信號(hào)的切換的是安放在推拉棱鏡座和推拉棱鏡底板中兩個(gè)反射面相反且縱向置放的直 角棱鏡，因此在0 3秒內(nèi)可完成一個(gè)IC芯片的檢測(cè)2、 合格率高，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過光學(xué)系統(tǒng)在CCD攝像機(jī)中的成像，再由軟件 判斷成像中IC芯片引腳與基準(zhǔn)面的距離，從而判斷該芯片是否合格；
3、 設(shè)備成本低，由于不用物鏡景深效應(yīng)及其成像清晰度來判斷IC芯片是否合格，降低了 物鏡制造成本；
4、 本發(fā)明結(jié)構(gòu)新穎，占地面積小，易安裝、易操作。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明機(jī)電控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中l(wèi).芯片支撐架 2.左芯片固定壓條片3.右芯片固定壓條 4.芯片定位板 5.定位珠 6.照明光源箱 7.三片式聚光鏡 8.光瀾 9.半反半透鏡 10.主支撐架 ll.支撐塊12.滑軌座13.導(dǎo)軌基座14.導(dǎo)軌滑動(dòng)體15.推拉棱鏡底板16.直角棱鏡座 17.直角棱鏡 18.推拉棱鏡座 19.右推拉直角棱鏡 20.左推拉直角棱鏡 21.芯片推桿 22.直線電機(jī) 23.傳感器固定架 24.傳感器 25.左行程控制桿 26.右行程控制桿 '27.檢測(cè)芯片28.電機(jī)支撐座
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一歩說明。
參照?qǐng)Dl、圖2，本發(fā)明由機(jī)電控制系統(tǒng)、光學(xué)圖像采集系統(tǒng)和自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)組成，機(jī)電 控制系統(tǒng)分別與光學(xué)圖像采集系統(tǒng)和自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)連接，光學(xué)圖像采集系統(tǒng)為對(duì)稱的雙光路 傳遞結(jié)構(gòu)。
如圖1所示，光學(xué)圖像釆集系統(tǒng)包括照明光源箱6、三片聚光鏡7、光瀾S、半反半透鏡9 和設(shè)置在主支撐架10頂端內(nèi)面與半反半透鏡9相對(duì)的兩個(gè)直角棱鏡17。檢測(cè)時(shí)，照明光源 箱6的鎢燈發(fā)出的光線依次通過三片聚光鏡7 (聚光鏡7固定在主支撐架10上)、光瀾8、半 反半透鏡9后，直射在檢測(cè)芯片27引腳及芯片支撐架1上，經(jīng)該表面發(fā)射后，直射在半反半 透鏡9的發(fā)射面上，將光線反射到位于半反半透鏡9垂直上方的直角棱鏡17上(直角棱鏡 17固定直角棱鏡座16上，直角棱鏡座16固定在主支撐架IO上)，然后該直角棱鏡17將光 線反射到與該棱鏡成水平方向，且安放在推拉棱鏡座18中，反射面與之相對(duì)的右推拉直角棱 鏡19，最后由該棱鏡將光線反射到位于其垂直上方的CCD進(jìn)行成像。在整個(gè)光路中CCD每 次只能對(duì)其中一側(cè)引腳的光信號(hào)進(jìn)行成像，而兩路光信號(hào)的切換的是安放在推拉棱鏡座16和 推拉棱鏡底板15中兩個(gè)反射面相反且并排放置的右推拉直角棱鏡19、左推拉直角棱鏡20， 加上通過電機(jī)22對(duì)推拉棱鏡底板15的往復(fù)控制來實(shí)現(xiàn)兩路光信號(hào)切換。
如圖2所示，本發(fā)明機(jī)電控制系統(tǒng)包括芯片進(jìn)料定位機(jī)構(gòu)、光路切換機(jī)構(gòu)和電機(jī)控制機(jī)構(gòu)， 各部分結(jié)構(gòu)分述如下
1、芯片進(jìn)料定位機(jī)構(gòu)主要作用是將芯片進(jìn)行定位。芯片進(jìn)料定位機(jī)構(gòu)置于主支撐架10的 中部和半反半透鏡9之間，由芯片支撐架l、左芯片固定壓條2、右芯片固定壓條3、芯片定 位板4和定位珠5組成，在芯片定位板4的中部開設(shè)著一個(gè)通孔，定位珠5設(shè)置在該通孔中。 工作時(shí)，檢測(cè)芯片27引腳朝下平放在芯片支撐架1上的檢測(cè)位置，固定在芯片支撐架1上的左芯片固定壓條2和右芯片固定壓條3將檢測(cè)芯片27夾在中間，檢測(cè)芯片27可在中間按進(jìn) 料方向前后滑動(dòng)，固定在左芯片固定壓條2和右芯片固定壓條3上方芯片定位板4的頂部有 一定位珠5，用于對(duì)檢測(cè)芯片的進(jìn)行定位。
2、光路切換機(jī)構(gòu)主要作用是將檢測(cè)芯片27左右兩路的光信號(hào)進(jìn)行切換，先后次序傳遞給 物鏡和CCD進(jìn)行光學(xué)成像，其結(jié)構(gòu)是支撐塊11固定在主支撐架10上，滑軌座12固定在 支撐塊ll的中部，左右各一導(dǎo)軌基座13固定在滑軌座12上，兩導(dǎo)軌基座13中間夾著導(dǎo)軌 滑動(dòng)體14，并在接觸的面上填滿滾珠，可使導(dǎo)軌滑動(dòng)體14在兩導(dǎo)軌基座13中間來回的自由 的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。推拉棱鏡底板15右側(cè)的下面固定在導(dǎo)軌滑動(dòng)體14上，右側(cè)的上面與推拉棱鏡 座18連接，右推拉直角棱鏡19、左推拉直角棱鏡20固定在推拉棱鏡底板15與推拉棱鏡座 18所圍著的空隙中(兩棱鏡的反射面方向相反)；推拉棱鏡底板15中部的長槽中分別固定了 左行程控制桿25、右行程控制桿26;推拉棱鏡底板15右側(cè)端面與固定在電機(jī)支撐座28上的 直線電機(jī)22相連，推拉棱鏡底板15右側(cè)下面與芯片推桿21相連，傳感器固定架23的左端 固定在電機(jī)支撐座28的頂端，傳感器固定架23的右側(cè)兩端各固定在左右的主支撐架10的頂 部；傳感器24固定在傳感器固定架23的中部。
整個(gè)檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行過程參照?qǐng)D1、 2描述如下
當(dāng)直線電機(jī)22向前推進(jìn)時(shí)，檢測(cè)芯片27和安裝在推拉棱鏡底板15與推拉棱鏡座18所圍 繞著的空隙中右推拉直角棱鏡19、左推拉直角棱鏡20—起向前運(yùn)動(dòng)，直到左行程控制桿25 接觸到傳感器24的檢測(cè)區(qū)域，傳感器24發(fā)送信號(hào)給單片機(jī)，單片機(jī)控制電機(jī)停止，此時(shí)左 推拉直角棱鏡20將檢測(cè)芯片27左側(cè)檢測(cè)光信號(hào)通過物鏡傳遞給CCD成像，待軟件處理后， PC機(jī)通知單片機(jī)左側(cè)檢測(cè)完畢，單片機(jī)控制直線電機(jī)22往后運(yùn)動(dòng)，此吋安裝在推拉棱鏡底 板15與推拉棱鏡座18所圍著的空隙中右推拉直角棱鏡19、左推拉直角棱鏡20 —起往后運(yùn) 動(dòng)(檢測(cè)芯片27停留在檢測(cè)位置)，直到右行程控制桿24接觸到傳感器24的檢測(cè)區(qū)域后， 傳感器24發(fā)送信號(hào)給單片機(jī)，單片機(jī)控制電機(jī)停止(圖5位置)，此時(shí)右推拉直角棱鏡19將 檢測(cè)芯片27右側(cè)檢測(cè)光信號(hào)通過物鏡傳遞給CCD成像，待軟件處理后將芯片檢測(cè)結(jié)果顯示 到屏幕上，即完成了一片檢測(cè)芯片27的檢測(cè)，該結(jié)構(gòu)在直線電機(jī)22—次往返條件下，成功 實(shí)現(xiàn)了進(jìn)料和兩側(cè)芯片引腳的檢測(cè)。
權(quán)利要求
1、一種IC芯片引腳共面性檢測(cè)儀，包括光學(xué)圖像采集系統(tǒng)和自動(dòng)識(shí)別軟件系統(tǒng)，其特征是該儀器還設(shè)置了包括芯片進(jìn)料定位機(jī)構(gòu)、光路切換機(jī)構(gòu)和電機(jī)控制機(jī)構(gòu)的機(jī)電控制系統(tǒng)，光學(xué)圖像采集系統(tǒng)為左右對(duì)稱的雙光路傳遞結(jié)構(gòu)，機(jī)電控制系統(tǒng)分別與光學(xué)圖像采集系統(tǒng)和自動(dòng)識(shí)別軟件系統(tǒng)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的IC芯片引腳共面性檢測(cè)儀，其特征是所述的芯片進(jìn)料定位 機(jī)構(gòu)置于主支撐架(10)的中部和半反半透鏡(9)之間，由芯片支撐架(1)、左芯片固定壓條(2)、右芯片固定壓條(3)、芯片定位板(4)和定位珠(5)組成，在芯片定位板(4)的 中部開設(shè)著一個(gè)通孔，定位珠(5)設(shè)置在該通孔中，左芯片固定壓條(2)和右芯片固定壓 條(3)對(duì)應(yīng)于被檢測(cè)芯片(27)的尺寸，分別配裝在芯片定位板(4)的下方和芯片支撐架 (1)的左、右端面上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的IC芯片引腳共面性檢測(cè)儀，其特征是所述的光路切換機(jī)構(gòu) 包括推拉棱鏡裝置和滑動(dòng)裝置，推拉棱鏡裝置包括直線電機(jī)(22)、推拉棱鏡推桿、推拉棱鏡 底板(5)、推拉棱鏡座(8)、直角棱鏡(17)、芯片推桿(21)、傳感器(24)、左推拉棱鏡(20) 和右行程控制桿(26)，推拉棱鏡底板(15)左側(cè)的下面固定在導(dǎo)軌滑動(dòng)體(14)上， 左側(cè)的上面與推拉棱鏡座(18)鏈接，右推拉直角棱鏡(19)、左推拉直角棱鏡(20)固定在 推拉棱鏡底板(15)與推拉棱鏡座(18)所圍著的空隙中，推拉棱鏡底板(15)中部的長槽 中分別固定了左行程控制桿(25)、右行程控制桿(26)、推拉棱鏡底板(15)右側(cè)端面與固 定在電機(jī)支撐座(28)上的直線電機(jī)(22)相連，推拉棱鏡底板(15)右側(cè)下面與芯片推桿(21) 相連，傳感器固定架(23)的左端固定在電機(jī)支撐座(28〉的頂端，傳感器固定架(23) 的右側(cè)兩端各固定在左右的主支撐架(10)的頂部，傳感器(24)固定在傳感器固定架(23) 的中部；滑動(dòng)裝置包括支撐塊(11)、導(dǎo)軌基座(13)、滑軌座(12)和導(dǎo)軌滑動(dòng)體(14)，支 撐塊(11)固定在主支撐架(10)上，滑軌座(12)固定在支撐塊(11)的中部，左右各一 導(dǎo)軌基座(13)固定在滑軌座(12)上，兩導(dǎo)軌基座(13)中間夾著導(dǎo)軌滑動(dòng)體(14),并在 接觸的面上填滿滾珠，可使導(dǎo)軌滑動(dòng)體(14)在兩導(dǎo)軌基座(13)中間來回的自由的往復(fù)運(yùn) 動(dòng)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的IC芯片引腳共面性檢測(cè)儀，其特征是所述的光學(xué)圖像采集 系統(tǒng)為雙光路成像，在芯片定位機(jī)構(gòu)的左右兩邊對(duì)稱設(shè)置有照明光源箱(6)、三片聚光鏡(7)、 光瀾(8)和半反半透鏡(9)，在主支撐架(10)的頂端內(nèi)面設(shè)置有與半反半透鏡(9)相對(duì) 的兩個(gè)直角棱鏡(17)，直角棱鏡(17)設(shè)置在直角棱鏡座(16)中，左推拉棱鏡(20)和右 推拉棱鏡(19)亦為兩個(gè)并排反射面相反，反射面與直角棱鏡(17)相對(duì)，且左推拉棱鏡(20) 和右推拉棱鏡(19)設(shè)置在推拉棱鏡座(18)中，推拉棱鏡座(18)設(shè)置在推拉滑動(dòng)機(jī)構(gòu)上， 推拉直角棱鏡將光信號(hào)反射在其垂直上方的物鏡及CCD中成像。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種IC芯片引腳共面性檢測(cè)儀，它包括光學(xué)圖像采集系統(tǒng)和自動(dòng)識(shí)別軟件系統(tǒng)，其特征是該儀器還設(shè)置了包括芯片進(jìn)料定位機(jī)構(gòu)、光路切換機(jī)構(gòu)和電控柜的機(jī)電控制系統(tǒng)，光學(xué)圖像采集系統(tǒng)為左右對(duì)稱的雙光路傳遞結(jié)構(gòu)，機(jī)電控制系統(tǒng)分別與光學(xué)圖像采集系統(tǒng)和自動(dòng)識(shí)別軟件系統(tǒng)連接。這種檢測(cè)儀檢測(cè)速度快，合格率高，設(shè)備成本低，結(jié)構(gòu)新穎，占地面積小，易安裝、易操作。
文檔編號(hào)G01B11/00GK101424511SQ20081007398
公開日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2008年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月16日
發(fā)明者杰 張, 張騰飛, 湛賓洲, 蕭澤新, 鄧仕超, 韓文峰 申請(qǐng)人:桂林電子科技大學(xué)