專利名稱：集成電路芯片封裝成型質(zhì)量視覺檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及工業(yè)化生產(chǎn)中產(chǎn)品質(zhì)量的視覺檢測系統(tǒng)，特別涉及集成電路芯片 封裝成型質(zhì)量的視覺檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以檢測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，使得各種半導(dǎo)體芯片的集成度越來越高，同時芯片的體 積趨向于小型化及微型化，這些都對芯片的檢測提出了較高的要求。而現(xiàn)場的工業(yè)化大批 量生產(chǎn)更使得傳統(tǒng)的人工肉眼檢測難以滿足實際需求。機器視覺系統(tǒng)所具有的非接觸性、 連續(xù)性、經(jīng)濟性、靈活性等優(yōu)點，使人們有了更好的選擇，人工檢測正逐漸被機器視覺檢測 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)將不同型號的產(chǎn)品混合，料片裝反，甚至于裝入瑕疵的料片等問題， 因此對這道工序后的質(zhì)量檢測更為重要。使用人工檢測效率很低，不能滿足產(chǎn)能需要，且穩(wěn) 定性不高。而采用智能相機，僅能檢測芯片腳數(shù)、料片方向等指標(biāo)，不能檢測料片的缺陷。將 機器視覺應(yīng)用于集成電路芯片封裝成型質(zhì)量檢測，主要是通過對實時抓取的圖像采用模式 匹配進行定位，分析處理圖像并得到圖像的各種參數(shù)，與預(yù)先設(shè)好的檢測標(biāo)準進行比較計 算，進而判斷圖像合格與否。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型提供一種集成電路芯片封裝成型質(zhì)量視覺檢測系統(tǒng)，旨在將機器視覺 應(yīng)用于集成電路芯片封裝成型質(zhì)量檢測，提高檢測效率，適應(yīng)工業(yè)化大批量生產(chǎn)需要。為達到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是一種集成電路芯片封裝成型質(zhì) 量視覺檢測系統(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)鏡頭對應(yīng)被測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。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，比如 數(shù)碼相機中使用的就是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 對抓取的圖象進行處理和判斷。3、上述方案中，為了對檢測的結(jié)果進行相應(yīng)處理，本視覺檢測系統(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機雙向連接。本實用新型工作原理是通過一個背光取像結(jié)構(gòu)對被測芯片實時抓取背光圖像， 并將該圖像像素通過CCD圖像傳感器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，經(jīng)圖像采集卡送入PC機采用模式 匹配進行定位，分析處理圖像并得到圖像的各種參數(shù)，與預(yù)先設(shè)好的檢測標(biāo)準進行比較計 算，進而判斷圖像合格與否。由于上述技術(shù)方案運用，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點1、本實用新型視覺檢測系統(tǒng)能夠自動完成整個檢測過程，并且使檢測過的產(chǎn)品數(shù) 據(jù)記錄庫中，精確的檢測能力解放了人工檢測，使得檢測流程更加流暢，極大地減少了人為 的誤判，生產(chǎn)效率顯著提高。2、本實用新型通過I/O卡控制取像，由C⑶獲取圖像，通過對芯片的識別來檢測料 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，通過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，檢測時間約為200ms。3、本實用新型具有人機接口簡潔友好，使用方便等特點。完全滿足了檢測的需要， 增強了系統(tǒng)的檢測能力。

附圖1為本實用新型硬件系統(tǒng)原理圖；附圖2為本實用新型軟件系統(tǒng)原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述實施例一種集成電路芯片封裝成型質(zhì)量視覺檢測系統(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、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 對應(yīng)被測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機的輸入端相連?？删幊炭刂破?(PLC)經(jīng)I/O卡與PC機雙向連接。本實施例通過I/O卡控制取像，由CXD獲取圖像，通過對芯片圖像的識別來檢測相 應(yīng)指標(biāo)。同時，通過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，由 可編程控制器(PLC)通過I/O卡通知PC機對料片進行拍照，然后由視覺系統(tǒng)對采集的圖像 進行匹配，檢測相關(guān)指標(biāo)，然后通過I/O卡輸出檢測結(jié)果給可編程控制器(PLC)，可編程控 制器(PLC)再對料片進行處理。本檢測系統(tǒng)能夠同時檢測料片方向、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，檢測時間約為200ms。本系統(tǒng)基于PC機+運動控制系統(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、運動控制系統(tǒng)以及圖像處理系統(tǒng)組成。數(shù)據(jù)采集卡負責(zé)采集光電傳感器信號和 接受交流伺服驅(qū)動器的反饋信號；運動控制系統(tǒng)由可編程控制器(PLC)、電機和執(zhí)行機構(gòu)組成，主要負責(zé)電機的控制和次品挑選的動作，包括電機的連續(xù)運行和步進運行方式選擇、 運行速度、加速度、運行時間等設(shè)置。PC機負責(zé)分析、處理、識別從CCD圖像傳感器采集過來 的被檢測物品的圖像，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，在PC機上進行圖像處理，完成缺陷檢測任務(wù)，檢測結(jié)果在監(jiān)視 器上顯示，并送給報警單元及可編程控制器(PLC)執(zhí)行相應(yīng)動作。為了更好地開發(fā)和維護，使檢測項目和檢測內(nèi)容靈活方便，且方便進一步的完善 和擴展，本系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計，各個相對獨立的模塊完成不同的功能，整個軟件系統(tǒng) 包括七個模塊，如圖2所示。1.制程管理針對不同的材料，可增加、刪除制程，并通過SECS通訊，能夠響應(yīng)上層MES或CIMS 中下達的生產(chǎn)命令，自動調(diào)取相應(yīng)的制程。2.參數(shù)設(shè)置包括檢測參數(shù)設(shè)置和系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置，檢測參數(shù)設(shè)置主要對系統(tǒng)正確工作所必須的 參數(shù)進行設(shè)置，包括芯片尺寸及引腳公差的設(shè)定、相機的標(biāo)定、掃描線設(shè)定、缺陷檢測灰度 設(shè)定等。系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置包括檢測結(jié)果設(shè)置、Trig信號處理設(shè)置等。3.圖像處理包括對采集卡和相機的參數(shù)初始化和信號同步，可以實現(xiàn)相機連續(xù)采集、單步采 集和隨機觸發(fā)采集。單步采集對應(yīng)在現(xiàn)場對任一芯片進行圖像抓取、處理從而獲得參數(shù)；連 續(xù)采集是使系統(tǒng)按一定的頻率進行采集圖像；隨機觸發(fā)采集對應(yīng)于現(xiàn)場的實時檢測，當(dāng)傳 感器檢測到有芯片時，發(fā)出觸發(fā)電平信號控制相機對芯片拍照。此外，還可以在無硬件連接 的情況下脫機虛擬運行，從磁盤或其它存儲器中調(diào)入圖像，進行參數(shù)設(shè)定或模擬現(xiàn)場運行。4.模板學(xué)習(xí)包括模板芯片的學(xué)習(xí)、檢測區(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 數(shù)檢測及尺寸的學(xué)習(xí)。通過對模板芯片的學(xué)習(xí)，將引腳個數(shù)、ROI區(qū)域等參數(shù)保存在制程中， 并且通過對芯片尺寸的學(xué)習(xí)，將得到的像素尺寸轉(zhuǎn)換為實際尺寸，完成標(biāo)定。5.檢測為了獲取待檢測芯片在圖像中的位置，必須在檢測區(qū)域中搜索到這些芯片相應(yīng)的 ROI區(qū)域，通過分析ROI區(qū)域，提取芯片的邊緣輪廓，并結(jié)合設(shè)定的公差值檢測引腳存在的 個類缺陷，包括腳斷、腳傷、提壩(dam bar，也叫中筋連桿)未切、尺寸錯誤等等，對檢測結(jié) 果進行實時統(tǒng)計，顯示檢測異常并對這些異常進行處理。6.數(shù)據(jù)管理為了保證檢測的可靠和精度，本系統(tǒng)開發(fā)為多用戶系統(tǒng)，不同的用戶對應(yīng)不同的 操作等級，所具備的操作權(quán)限也各不相同，可分為操作工、技術(shù)員和工程師三個級別，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、檢測芯片的模 板設(shè)置以及檢測公差的設(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。除此之外，本模塊還記錄管理檢測過 程中的數(shù)據(jù)信息，如操作時間、操作人員、操作批次、檢測結(jié)果等信息，并根據(jù)這些信息計算 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通訊主要負責(zé)與PLC之間進 行動作的交流。當(dāng)料片到位后，PLC通過I/O卡向PC機發(fā)出Trig信號；檢測完成后，PC機 向PLC發(fā)出檢測結(jié)果，由PLC處理相關(guān)動作。SECS通訊主要負責(zé)與上層系統(tǒng)的聯(lián)系，包括響 應(yīng)上層系統(tǒng)下達的批號，自動調(diào)用相應(yīng)的制程；將檢測結(jié)果發(fā)給上層系統(tǒng)等功能。上述實施例只為說明本實用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù) 的人士能夠了解本實用新型的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍。 凡根據(jù)本實用新型精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之 內(nèi)。
權(quán)利要求一種集成電路芯片封裝成型質(zhì)量視覺檢測系統(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)鏡頭對應(yīng)被測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機的輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺檢測系統(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)量視覺檢測系統(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)鏡頭對應(yīng)被測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機的輸入端相連。該系統(tǒng)可以檢測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)，大大提高了檢測效率。
文檔編號G01B11/02GK201681051SQ200920282738
公開日2010年12月22日 申請日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者周鑫 申請人:蘇州均華精密機械有限公司