CN106204627B - 一种芯片自动开封实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种芯片自动开封实现方法，包括:利用可视化定位开封系统对芯片开封区域进行选定编辑及开封操作；采集开封后的图像作为背景帧；采集再次开封后的图像作为目标帧；背景帧、目标帧中图像差分比较区域分别进行中值滤波；再对背景帧、目标帧图像差分比较区域分别进行灰度化处理；再对背景帧、目标帧图像差分比较区域进行帧间差分；并计算其占差分比较区域像素数的比例K；将比例K与设定阈值比例T2比较。本发明利用芯片开封过程中键合丝出现前后图像中开封区域灰度变化规律，结合图像信息设计了帧间差分双阈值判断的开封算法，实现了芯片开封过程自动化，有效避免了人为判断不准而损伤内部键合丝及针对较厚芯片手动开封效率低下的问题。

Description

一种芯片自动开封实现方法

技术领域

本发明属于失效分析领域，更具体地，涉及一种芯片自动开封实现方法。

背景技术

开封是在进行失效分析时，打开塑封器件的塑封材料进行内部检查、分析的常用方法，其原理是使用相应技术去除覆盖在芯片表面的塑封材料，但不破坏芯片内部电气连接关系，从而进行后续的检测、分析。随着激光技术的不断发展，采用激光对芯片进行开封已逐渐取代了传统的酸腐式开封方式。但目前的开封采用人眼判断手动操作的方式，即逐次开封逐次判断的方式，这样针对较厚的芯片，需要多次手动执行开封操作，操作繁琐效率低下，且人工判断易受人为主观因素影响，易造成误判而损伤内部键合丝。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种芯片自动开封实现方法，其目的在于可实现开封过程自动化，以提高工作效率，并保证可靠性。

本发明提供了一种芯片自动开封实现方法，包括下述步骤：

(1)利用可视化定位开封系统对芯片开封区域进行选定编辑，并对选定开封区域执行一次开封操作；

(2)采集开封后的图像作为背景帧；

(3)对步骤(1)中选定开封区域再次执行一次开封操作；

(4)采集开封后的图像作为目标帧；

(5)根据开封区域在可视化影像系统的相对位置关系，获得开封区域在图像中的像素位置，并将获得的开封区域像素位置作为图像差分比较区域；

(6)对步骤(2)、(4)采集的背景帧、目标帧中图像差分比较区域分别进行中值滤波；其中，差分比较区域就是开封区域在图像中的表示，背景帧和目标帧分别表示开封前后两幅图像，差分比较区域在两幅图像中表示同一位置(开封位置)；

(7)在步骤(6)的基础上再对背景帧、目标帧图像差分比较区域分别进行灰度化处理；

(8)在步骤(7)的基础上再对背景帧、目标帧图像差分比较区域进行帧间差分；

(9)利用统计分析得到的阈值T1对步骤(8)得到的差分结果进行二值化，并记录下帧间差分过程中得到的灰度变化较大的像素个数，并计算其占差分比较区域像素数的比例K；

(10)将步骤(9)所得比例K与设定阈值比例T2比较，若小于设定阈值比例(K<T2)，则判断键合丝未出现，将目标帧替换为背景帧，并返回至步骤(3)；若不小于设定阈值比例(K≥T2)，则判断键合丝已经出现，停止开封。

更进一步地，所述阈值比例T2范围为0.1％～0.5％。

更进一步地，所述阈值比例T2为0.125％。

更进一步地，所述具体为：对差分图像D(x,y,△t)进行二值化处理后获得当D(x,y,△t)取1时表示该像素点灰度变化较大，可能为键合丝；当D(x,y,△t)取0时表示该像素点灰度变化微小，肯定不是键合丝；T1为统计分析的阈值。

更进一步地，T1取值范围为10～20。

本发明利用图像处理的方式实现键合丝的判断，可实现芯片开封过程自动化的一键式操作，有效避免了人为判断不准而损伤内部键合丝及针对较厚芯片手动开封效率低下等问题，大大提高了工作效率，且精度高；同时，采用帧间差分双阈值判断方法，有效降低了随机噪点引起的误判。

附图说明

图1是本发明提供的一种芯片自动开封实现方法的实现流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明结合图像信息，提出了一种芯片自动开封实现方法，包括下述步骤：

(1)利用可视化定位开封系统对芯片开封区域进行选定编辑，并对选定开封区域执行一次开封操作；

其中，可视化定位开封系统由激光器、高精度扫描振镜、影像系统及开封软件组成，主要用于对塑封芯片进行预开封处理，是对芯片进行分析、测试工作的重要工具。影像系统由相机、镜头等构成，可实现开封对象的实时监控，开封软件提供人机交互界面，可根据在软件影像监控界面绘制的开封图形，通过对激光器、振镜的控制，使具有一定能量密度、聚焦在芯片表面的激光束对芯片进行精确扫描式开封，逐层去除封装芯片的材料，直至露出内部的电气连接(键合丝)。

(2)采集开封后的图像作为背景帧；

(3)对步骤(1)中选定开封区域再次执行一次开封操作；

(4)采集开封后的图像作为目标帧；

(5)根据开封区域在可视化影像系统的相对位置关系，获得开封区域在图像中的像素位置，并将获得的开封区域像素位置作为图像差分比较区域；

(6)对步骤(2)、(4)采集的背景帧、目标帧中图像差分比较区域分别进行中值滤波；其中，差分比较区域就是开封区域在图像中的表示，背景帧和目标帧分别表示开封前后两幅图像，差分比较区域在两幅图像中表示同一位置(开封位置)。

(7)在步骤(6)的基础上再对背景帧、目标帧图像差分比较区域分别进行灰度化处理；

(8)在步骤(7)的基础上再对背景帧、目标帧图像差分比较区域进行帧间差分；

(9)利用统计分析得到的阈值T1对步骤(8)得到的差分结果进行二值化，并记录下帧间差分过程中得到的灰度变化较大的像素个数，并计算其占差分比较区域像素数的比例K；

(10)将步骤(9)所得比例K与设定阈值比例T2比较。设定阈值比例视图像效果及开封精度而定，且随精度要求的提高而减小。根据实验效果，该阈值比例设定为0.1％～0.5％较为合适，在0.125％时效果最佳。若小于设定阈值比例(K<T2)表明比较区域灰度变化不大，则判断键合丝未出现，将目标帧替换为背景帧，执行步骤(3)。若不小于设定阈值比例(K≥T2)表明比较区域内灰度变化较大，判断键合丝已经出现，停止开封。

本发明利用芯片开封过程中键合丝出现前后图像中开封区域灰度变化规律，结合图像信息设计了帧间差分双阈值判断的开封算法，实现了芯片开封过程自动化，有效避免了人为判断不准而损伤内部键合丝及针对较厚芯片手动开封效率低下等问题。

本发明提供了帧间差分双阈值判断方法，即首先通过阈值T1(一次阈值)对差分比较区域中灰度差分结果进行二值化以区分灰度变化较大的像素，并统计比较区域帧间差分中所有二值化为1的像素数及占差分比较区域像素比K，根据产品对精度的要求设定相应的比例值T2(二次阈值)以判断键合丝的出现，若K≥T2，表示已经出现键合丝，若K<T2，则表示未出现键合丝。在差分图像中，由于随机噪声及杂质等其他因素的存在，导致并非所有差分二值化为1的像素点均为键合丝，因此通过二次阈值T2的合理设定可有效削弱噪声的影响，减少随机噪点引起的误判。

本发明采用的阈值均来自测试样本的大量数理统计，其中T1在10～20，表示灰度差，T2在0.1％～0.5％间效果较好，在0.125％时效果最佳。

目前的芯片开封采用人眼判断键合丝手动操作的方式，即逐次开封逐次判断的方式，这样针对较厚的芯片，需要多次手动执行开封操作，操作繁琐效率低下，且人眼判断易受人为主观因素影响，易造成误判而损伤内部键合丝。本发明利用图像处理的方式实现键合丝的判断，可实现芯片开封过程自动化的一键式操作，有效避免了人为判断不准而损伤内部键合丝及针对较厚芯片手动开封效率低下等问题，大大提高了工作效率，且精度高，具有显著的经济效益和社会效益。

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。如图1所示，包括如下步骤：

(1)利用可视化定位开封系统对芯片开封区域进行选定编辑，并对选定开封区域执行一次开封操作；

其中，可视化定位开封系统由激光器、高精度扫描振镜、影像系统及开封软件组成，主要用于对塑封芯片进行预开封处理，是对芯片进行分析、测试工作的重要工具。影像系统由相机、镜头等构成，可实现开封对象的实时监控，开封软件提供人机交互界面，可根据在软件影像监控界面绘制的开封图形，通过对激光器、振镜的控制，使具有一定能量密度、聚焦在芯片表面的激光束对芯片进行精确扫描式开封，逐层去除封装芯片的材料，直至露出内部的电气连接(键合丝)。

(2)采集开封后的图像作为背景帧；

(3)对步骤(1)中选定开封区域再次执行一次开封操作；

(4)采集开封后的图像作为目标帧；

(5)根据开封区域在可视化影像系统的相对位置关系，获得开封区域在图像中的像素位置，并将获得的开封区域像素位置作为图像差分比较区域，旨在减少计算量，提高算法效率；

(6)对步骤(2)、(4)采集的背景帧、目标帧中图像差分比较区域分别进行中值滤波。即将背景帧、目标帧中图像差分比较区域中每一像素点的灰度值设置为该点某邻域窗口内的所有像素点灰度值的中值，用于图像中的去噪处理，旨在减少图像中孤立噪点的影响。滤波器窗口大小选择直接影响算法效率，过大则计算量大，过小则去噪效果差，通过综合考虑及实际测试效果，本方法采用3×3的滤波窗口，且将目标像素置于模板的中心位置。

(7)在步骤(6)的基础上再对背景帧、目标帧图像差分比较区域分别进行灰度化处理，即图像由彩色转化为灰度的过程，灰度化采用YUV处理，即：value＝0.299R+0.587G+0.114B；其中value为像素点的灰度值，R、G、B分别为该像素点的RGB颜色值；

(8)在步骤(7)的基础上再对背景帧、目标帧图像差分比较区域进行帧间差分，用于记录前后两帧图像差分比较区域的灰度变化；帧间差分即对目标帧f(x,y,t)，背景帧f(x,y,t-1)作“减”运算，计算两帧图像的差，得到差分图像D(x,y,△t)，D(x,y,△t)＝f(x,y,t)-f(x,y,t-1)；

(9)利用统计分析得到的阈值T1对步骤(8)得到的差分结果进行二值化，用于区分出灰度变化超过指定阈值T1的像素点。对比较区域做二值化的分割处理如下：取1时表示该像素点灰度变化较大，可能为键合丝，取0时表示该像素点灰度变化微小，肯定不是键合丝。同时记录下帧间差分过程中得到的灰度变化较大(即二值化为1)的像素个数，并得到其占差分比较区域像素数的比例K；

(10)将步骤(9)所得比例K与设定阈值比例T2比较。设定阈值比例视图像效果及开封精度而定，且随精度要求的提高而减小。根据实验效果，该阈值比例设定为0.1％～0.5％较为合适，在0.125％时效果最佳。若小于设定阈值比例(K<T2)表明比较区域灰度变化不大，则判断键合丝未出现，将目标帧替换为背景帧，执行步骤(3)。若不小于设定阈值比例(K≥T2)表明比较区域内灰度变化较大，判断键合丝已经出现，停止开封。

本发明提供了帧间差分双阈值判断方法，即首先通过阈值T1(一次阈值)对差分比较区域中灰度差分结果进行二值化以区分灰度变化较大的像素，并统计比较区域帧间差分中所有二值化为1的像素数及占差分比较区域像素比K，根据产品对精度的要求设定相应的比例值T2(二次阈值)以判断键合丝的出现，若K≥T2，表示已经出现键合丝，若K<T2，则表示未出现键合丝。在差分图像中，由于随机噪声及杂质等其他因素的存在，导致并非所有差分二值化为1的像素点均为键合丝，因此通过二次阈值T2的合理设定可有效削弱噪声的影响，减少随机噪点引起的误判。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种芯片自动开封实现方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)利用可视化定位开封系统对芯片开封区域进行选定编辑，并对选定开封区域执行一次开封操作；

(2)采集开封后的图像作为背景帧；

(3)对步骤(1)中选定开封区域再次执行一次开封操作；

(4)采集开封后的图像作为目标帧；

(5)根据开封区域在可视化影像系统的相对位置关系，获得开封区域在图像中的像素位置，并将获得的开封区域像素位置作为图像差分比较区域；

(6)对步骤(2)、(4)采集的背景帧、目标帧中图像差分比较区域分别进行中值滤波；

(7)在步骤(6)的基础上再对背景帧、目标帧图像差分比较区域分别进行灰度化处理；

(8)在步骤(7)的基础上再对背景帧、目标帧图像差分比较区域进行帧间差分；

(9)利用统计分析得到的阈值T1对步骤(8)得到的差分结果进行二值化，并记录下帧间差分过程中得到的灰度变化大于T1的像素个数，并计算其占图像差分比较区域像素数的比例K；

(10)将步骤(9)所得比例K与设定阈值比例T2比较，若小于设定阈值比例K<T2，则判断键合丝未出现，将目标帧替换为背景帧，并返回至步骤(3)；若不小于设定阈值比例K≥T2，则判断键合丝已经出现，停止开封。

2.如权利要求1所述的芯片自动开封实现方法，其特征在于，所述阈值比例T2范围为0.1％～0.5％。

3.如权利要求2所述的芯片自动开封实现方法，其特征在于，所述阈值比例T2为0.125％。

4.如权利要求1-3任一项所述的芯片自动开封实现方法，其特征在于，步骤(9)中所述利用统计分析得到的阈值T1对步骤(8)得到的差分结果进行二值化具体为：

对差分图像D(x,y,Δt)进行二值化处理后获得当D(x,y,Δt)取1时表示该像素灰度变化较大，为键合丝；当D(x,y,Δt)取0时表示该像素灰度变化微小，肯定不是键合丝；T1为统计分析的阈值。

5.如权利要求4所述的芯片自动开封实现方法，其特征在于，T1取值范围为10～20。