專利名稱：集成電路封裝片三維引腳外觀檢測單元及其檢測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及集成電路封裝片的外觀檢測器件和檢測方法，特別是指三維引腳外觀的檢測單元及其檢測方法。
背景技術：
集成電路封裝片的外觀檢測是保證集成電路封裝片能夠正確安裝到集成電路線路板的重要工序。常用的集成電路封裝片的外觀檢測基本靠目測，手工分檢，檢測效率較低，勞動強度大，檢測缺陷有疏漏，可靠性不高。申請?zhí)枮?3267088. 5的授權專利的說明書公開的集成電路外觀光學檢測裝置中，光的傳輸利用了平面鏡的反射，視場的亮度衰減大和器件輪廓的清晰度不高，且該方法沒有配套的圖像處理軟件，自動化程度低。申請專利號為200810073987. 4的說明書中公開了一種IC芯片引腳共面性檢測，其檢測的指標單一，屬于兩維的檢測，功能不全。申請專利號為200910039848. 4的說明書公開的一種芯片外觀缺陷自動檢測裝置缺少清晰的實物結構圖形和芯片外觀缺陷圖形，公開不充分，本領域技術人員不經過創(chuàng)造性的勞動，不能實施其實施例的內容，缺少專利應有的實用價值。

發(fā)明內容
發(fā)明目的本發(fā)明克服現(xiàn)有封裝片分選機器效率低、功能單一、實用性不夠的缺陷，提供一種對三維引腳外觀多種缺陷都能檢測的集成電路封裝片三維引腳外觀檢測單兀。技術方案本發(fā)明具有視覺系統(tǒng)，視覺系統(tǒng)包含攝像機、照明系統(tǒng)、光路系統(tǒng)。視覺系統(tǒng)還包含視覺處理軟件模塊，視覺處理軟件模塊具有目標圖像的采集與顯示、與模板圖像的比對識別、弓丨腳項目的檢測、檢測結果的輸出與存儲的功能；所述的攝像機采用面陣CCD攝像機，照明系統(tǒng)采用LED燈光組，光路系統(tǒng)含有棱鏡組；所述的LED燈光組的光源，經過漫反射板的漫反射以及經過棱鏡組的反射，產生垂直照射光線和小于45°的低角度環(huán)形照射光線，兩種光線照射到集成電路封裝片，環(huán)形照射光線反應器件周邊引腳的輪廓特征，垂直照射光線反應器件底部的輪廓特征，被攝像機捕捉采集，形成目標圖像。本發(fā)明中，由于在滿阱容量和噪聲抑制上的優(yōu)勢，攝像機采用的傳感器可以選擇為CCD傳感器；鑒于立體成像時需要在靜態(tài)下對整個器件采集圖像，攝像機選用面陣CCD ； 為了提高系統(tǒng)精度，盡量選擇高分辨率和大像素尺寸的CCD ；最大幀率衡量了相機采集和傳輸數(shù)據(jù)的速度，也應選取較大的。所述的視覺處理軟件模塊中的軟件，從邏輯上分為五層，分別是交互層、應用層、 接口層、核心層和系統(tǒng)層。每上一層都要用到下一層定義的功能。本發(fā)明的另一目的克服現(xiàn)有芯片分選方法效率低、分選缺陷種類少、實用性不夠的缺陷，提供一種對三維引腳外觀多種缺陷都能檢測的集成電路封裝片三維引腳外觀檢測單元的檢測方法。為實現(xiàn)本發(fā)明的另一目的，其技術方案為包括如下過程①通過LED燈光組的光源照明，由漫反射板漫漫反射和棱鏡組反射集成電路封裝片的側面和底面的光線；漫反射板反射光照射到集成電路封裝片器件上時形成色差；②采用面陣CCD攝像機，捕捉采集集成電路封裝片三維引腳的側面和底面的圖像形成目標圖像；③再通過視覺處理軟件模塊，實現(xiàn)目標圖像采集與顯示、與模板圖像比對識別、引腳項目檢測、檢測結果輸出與存儲。本發(fā)明的檢測方法中，還可以采用背光側影技術，即攝像機在集成電路封裝片的下方，通過漫反射板反射燈光，使得光線照射到器件上時形成色差，再由攝像機捕捉棱鏡組反射的集成電路封裝片引腳的側面和底面的圖像。所述的圖像處理與檢測內容包括①模板興趣域的選取與模板圖像的制作；②邊緣檢測；③輪廓提取及表示；④輪廓統(tǒng)計信息的計算與匹配；⑤引腳檢測項目的落實。所述的引腳檢測的步驟包括①對目標圖像進行邊緣提??；②在邊緣提取的基礎上進行輪廓跟蹤和提??；③采用輪廓的統(tǒng)計信息對其進行描述；④通過比對識別確定引腳的數(shù)量信息和位置信息；⑤根據(jù)數(shù)量信息判斷有無斷腳，根據(jù)位置信息判定各個引腳的寬度、高度和間距有無缺陷。所檢測的引腳項目的外形缺陷包括邊角損傷、表面污染、邊角缺失、邊角材料多余、裂紋、側面外形缺陷、引腳損傷、引腳毛刺、引腳互連、側面引腳互連、側面引腳材料多余、側面引腳損傷，等等。所述的視覺處理軟件模塊將目標圖像去噪、去模糊、邊緣檢測、灰度匹配、特征匹配，其中的步驟包括①采用光流約束方程建立基于運動視覺的視覺定位模型，應用曲線擬合方法建立基于特征點與模板匹配的視覺定位模型，采用圖像金字塔分解法及改進HausdofT算法實現(xiàn)圖像匹配；②針對成像和圖像傳輸過程中存在的混合噪聲干擾，采用基于自適應開關中值濾波和自適應模糊加權平均值濾波相結合的混合濾波算法實現(xiàn)模糊目標圖像中混合噪聲的去噪處理；③針對目標圖像存在的旋轉、平移、尺度變化和信息缺失問題，采用圖像金字塔分解法、自適應遺傳算法及各向異性正則化算法相結合的方法來實現(xiàn)目標圖像的恢復。有益效果本發(fā)明的集成電路封裝片外觀檢測單元及檢測方法可以檢測引腳底面和側面的三維缺陷，檢測缺陷類型多樣，檢測精度高，效率高，且根據(jù)引腳缺陷類型的變異， 軟件功能可做相應的升級和功能擴展，滿足大規(guī)模的集成電路封裝片外觀檢測需要。


圖1是本發(fā)明的一個結構示意圖；圖2是本發(fā)明的一個檢測流程框圖；圖3是本發(fā)明的引腳外觀缺陷模板圖像圖例。
圖中1、待檢料盤；2、檢測平臺；3、平板玻璃；4、攝像機；5、視覺處理軟件模塊； 6、已檢料盤；7、垂直照射光線；8、漫反射板；9、吸頭；10、集成電路封裝片；11、棱鏡組；12、 燈光組；13、環(huán)形照射光線。
具體實施例方式選用合適規(guī)格的下列零部件具有面陣CXD攝像機鏡頭的攝像機4、具有棱鏡組11 的光路系統(tǒng)、具有燈光組12的照明系統(tǒng)、漫反射板8、吸頭9、待檢料盤1、已檢料盤6、具有視覺處理軟件的視覺處理軟件模塊5 ；以及準備具有能透過光線平板玻璃3的檢測平臺2。 將各個零部件按如圖1所示裝配起來，形成外觀檢測單元。采用如圖2所示的檢測流程用吸頭9從待檢料盤1中取出集成電路封裝片10，打開燈光組12，經過漫反射板 8的漫反射以及經過棱鏡組的反射，產生垂直照射光線7和環(huán)形照射光線13，兩種光線照射到集成電路封裝片10，形成色差，再由棱鏡組11的反射的集成電路封裝片10的側面和底面的光線，被面陣CCD攝像機4的鏡頭捕捉。采集圖像而成集成電路封裝片10的側面和底面的目標圖像，該目標圖像傳送到視覺處理軟件模塊5，與視覺處理軟件模塊5中的模板圖像進行比對識別，對集成電路封裝片10的引腳數(shù)目、尺寸等項目檢測，得到合格件和不合格件，將檢測結果輸出與存儲，如項目檢測完成(分別見實施例1、實施例2、實施例3)，檢測過程結束，送到已檢料盤6中；如檢測項目未完成，或該料片還有其他未檢項目，再從采集圖像的步驟開始重復進行。實施例1，如上述過程中，目標圖像有如圖3中的邊角損傷，與模板圖像的邊角損傷圖像比對識別，判斷為邊角損傷的缺陷，將該集成電路封裝片10具有的邊角損傷的不合格的檢測結果輸出與存儲。實施例2，如上述過程中，目標圖像有如圖3中的裂紋，與模板圖像比對識別，判斷為有裂紋的缺陷，將該集成電路封裝片10為有裂紋的不合格件的檢測結果輸出與存儲。實施例3，如上述過程中，目標圖像有如圖3中的引腳互連，與模板圖像比對識別， 判斷為引腳互連的缺陷，將該集成電路封裝片10為有引腳互連的不合格的檢測結果輸出與存儲。
權利要求
1.一種集成電路封裝片三維引腳外觀檢測單元，包含視覺系統(tǒng)，視覺系統(tǒng)包含攝像機 G)、照明系統(tǒng)、光路系統(tǒng)，其特征在于視覺系統(tǒng)還包含視覺處理軟件模塊(5)，視覺處理軟件模塊(5)具有目標圖像的采集與顯示、與模板圖像的比對識別、引腳項目檢測、檢測結果輸出與存儲的功能；所述的攝像機(4)采用面陣CCD攝像機，照明系統(tǒng)采用LED燈光組(12)，光路系統(tǒng)含有棱鏡組(11)；所述的LED燈光組(1 的光源，經過漫反射板( 的漫反射以及經過棱鏡組 (11)的反射，產生垂直照射光線(7)和小于45°的低角度環(huán)形照射光線(13)，兩種光線照射到集成電路封裝片(10)，環(huán)形照射光線(13)反應器件周邊引腳的輪廓特征，垂直照射光線(7)反應器件底部的輪廓特征，被攝像機(4)捕捉采集，形成目標圖像。
2.根據(jù)權利要求1所述的集成電路封裝片三維引腳外觀檢測單元，其特征在于所述的攝像機(4)采用的傳感器為CCD傳感器。
3.根據(jù)權利要求1所述的集成電路封裝片三維引腳外觀檢測單元，其特征在于所述的視覺處理軟件模塊(5)中的軟件從邏輯上分為五層，分別是交互層、應用層、接口層、核心層和系統(tǒng)層。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種集成電路封裝片三維引腳外觀檢測單元的檢測方法，其特征在于包括如下過程①通過LED燈光組(1 的光源照明，由漫反射板漫( 漫反射和棱鏡組(11)反射集成電路封裝片(10)的側面和底面的光線；漫反射板(8)反射光照射到集成電路封裝片(10) 器件上時形成色差；②采用面陣CCD攝像機G)，捕捉采集集成電路封裝片(10)三維引腳的側面和底面的圖像形成目標圖像；③再通過視覺處理軟件模塊(5)，實現(xiàn)目標圖像采集與顯示、與模板圖像比對識別、引腳項目檢測、檢測結果輸出與存儲。
5.根據(jù)權利要求4所述的集成電路封裝片三維引腳外觀檢測單元的檢測方法，其特征在于圖像處理與檢測內容包括①模板興趣域的選取與模板圖像的制作；②邊緣檢測；③輪廓提取及表示；④輪廓統(tǒng)計信息的計算與匹配；⑤引腳檢測項目的落實。
6.根據(jù)權利要求5所述的集成電路封裝片三維引腳外觀檢測單元的檢測方法，其特征在于引腳檢測的步驟包括①對目標圖像進行邊緣提??；②在邊緣提取的基礎上進行輪廓跟蹤和提?。虎鄄捎幂喞慕y(tǒng)計信息對其進行描述；④通過比對識別確定引腳的數(shù)量信息和位置信息；⑤根據(jù)數(shù)量信息判斷有無斷腳，根據(jù)位置信息判定各個引腳的寬度、高度和間距有無缺陷。
7.根據(jù)權利要求4或5所述的集成電路封裝片三維引腳外觀檢測單元的檢測方法，其特征在于所檢測的引腳外形缺陷包括邊角損傷、表面污染、邊角缺失、邊角材料多余、裂紋、側面外形缺陷、引腳損傷、引腳毛刺、引腳互連、側面引腳互連、側面引腳材料多余、側面引腳損傷。
8.根據(jù)權利要求4所述的集成電路封裝片三維引腳外觀檢測單元的檢測方法，其特征在于視覺處理軟件模塊(5)將目標圖像去噪、去模糊、邊緣檢測、灰度匹配、特征匹配，其中的步驟包括①采用光流約束方程建立基于運動視覺的視覺定位模型，應用曲線擬合方法建立基于特征點與模板匹配的視覺定位模型，采用圖像金字塔分解法及改進Hausdoff算法實現(xiàn)圖像匹配；②針對成像和圖像傳輸過程中存在的混合噪聲干擾，采用基于自適應開關中值濾波和自適應模糊加權平均值濾波相結合的混合濾波算法實現(xiàn)模糊目標圖像中混合噪聲的去噪處理；③針對目標圖像存在的旋轉、平移、尺度變化和信息缺失問題，采用圖像金字塔分解法、自適應遺傳算法及各向異性正則化算法相結合的方法來實現(xiàn)目標圖像的恢復。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種集成電路封裝片三維引腳外觀檢測單元及其檢測方法，以視覺系統(tǒng)為核心，視覺系統(tǒng)包括攝像機、照明系統(tǒng)、光路系統(tǒng)和視覺處理軟件，攝像機采用面陣CCD，照明采用LED光源，光路中含有棱鏡組，視覺處理軟件在去噪、去模糊、邊緣提取和圖像匹配上均有相應的處理。通過視覺處理軟件模塊，實現(xiàn)圖像采集，與模板圖像的比對識別，將檢測結果輸出與存儲。該外觀檢測單元及其檢測方法可以檢測引腳的三維缺陷，檢測缺陷類型多樣，檢測精度高，效率高，且軟件功能可升級擴展。
文檔編號G01N21/88GK102374993SQ20101025794
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月20日 優(yōu)先權日2010年8月20日
發(fā)明者劉建峰, 吳華, 徐銀森, 李承峰, 胡漢球, 蘇建國 申請人:吳華