CN113376211A - 一种基于热扩散梯度的元件级裂纹检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于热扩散梯度的元件级裂纹检测方法及装置，应用于元件级电子器件裂纹的检测，所述方法包括以下步骤：获取待测元件表面的辐射场强度；基于所述辐射场强度，建立待测元件表面的不连续图像的成像；根据所述不连续图像的成像，确定待测元件表面的裂纹信息，本发明还提供用于实施上述方法的装置，通过对元件表面裂纹进行间接性的检测识别，避免了静电、化学、物理等因素对元件的二次损伤，同时通过热反应原理对元件表面裂纹进行检测，提高了检测的准确性和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及芯片测试领域，特别涉及一种基于热扩散梯度的元件级裂纹检测方法及装置。
背景技术
在当今工业生产中，对控制功能的要求不断提高。控制功能高度集成的手段之一就是让电子元件更小、更薄。在元件制造生产过程中，由于工艺不达，越精小的元件成品率越低，其中元件的封装面会有裂纹而产生次品。元件裂纹会造成电子设备的性能与可靠性降低。因此裂纹检测技术十分重要，人们对可靠易施的裂纹检测技术的需求不断增长。
现有的元件表面裂纹检测技术有涡流传感技术、冲击测试技术、扫描式声波显微技术、太赫兹成像技术。涡流传感技术即将高频信号通过电缆送到探头头部，并与金属进行电磁感应的检测方法；冲击测试技术是通过压力测试，对芯片裂纹进行检测的方法，该方法需要于元件进行直接接触；扫描式声波显微技术利用了裂纹处对声波吸收、反射的程度不同来检测芯片裂纹；而太赫兹成像技术是利用了频率很高的太赫兹波对裂纹进行检测。
现有的裂纹检测技术在实际工程应用中仍有一定的不足之处：涡流传感技术中高频信号产生的强电场不仅给芯片造成一定程度的损伤，还会影响其电气性能；冲击测试技术的实施基础是要对目标芯片进行直接接触，并按标准进行冲击，这会对芯片造成潜在损伤；扫描式声波显微技术检测时间较长，不适用于即时扫描，而且在检测过程中，目标芯片必须没入水中或使用水滴覆盖，有可能对该芯片造成其他损坏；太赫兹成像技术中的太赫兹波穿透较浅，且无法穿透金属，故有一定的局限性。
因此继续新的技术方案解决现有技术存在的问题。
发明内容
针对现有技术的上述问题，本发明的目的在于，提供一种基于热扩散梯度的元件级裂纹检测方法及装置，以实现对元件表面裂纹进行间接检测识别，不会对元件造成二次损伤，又提高了对元件裂纹检测的准确性与安全性。。
为了解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：
一方面，本发明提供一种基于热扩散梯度的元件级裂纹检测方法，应用于元件级电子器件裂纹的检测，包括以下步骤：
获取待测元件表面的辐射场强度；
基于所述辐射场强度，建立待测元件表面的不连续图像的成像；
根据所述不连续图像的成像，确定待测元件表面的裂纹信息。
进一步地，所述获取待测元件表面的辐射场强度之前还包括步骤：
以热流形式对待测元件表面进行加热，以使在待测元件表面产生热反应。
进一步地，所述基于所述辐射场强度，建立待测元件表面的不连续图像的成像的包括以下步骤：
根据所述辐射场强度，获得连续的辐射模拟量；
根据所述连续的辐射模拟量，获得离散的辐射数据值；
基于所述离散的辐射数据值，建立垂直的不连续图像成像和水平的不连续图像成像，并叠加形成不连续图像的成像。
进一步地，所述基于所述离散的辐射数据值，建立垂直的不连续图像成像和水平的不连续图像成像，并叠加形成不连续图像的成像包括：
对所述离散的辐射数据值进行降噪处理；
根据处理后的离散的辐射数据值，建立垂直的不连续图像成像和水平的不连续图像成像；
根据垂直的不连续图像成像和水平的不连续图像成像，叠加形成不连续图像的成像。
进一步地，所述确定待测元件表面的裂纹信息为：
获取所述不连续图像的成像中热量集中区域，所述区域为裂纹所在位置。
另一方面，本发明还提供一种基于热扩散梯度的元件级裂纹检测装置，所述装置包括：
辐射场强度获取模块，用于获取待测元件表面的辐射场强度；
成像建立模块，用于基于所述辐射场强度，建立待测元件表面的不连续图像的成像；
裂纹确定模块，用于根据所述不连续图像的成像，确定待测元件表面的裂纹信息。
进一步地，所述装置还包括：
热反应模块，用于以热流形式对待测元件表面进行加热，以使在待测元件表面产生热反应。
进一步地，所述成像建立模块包括：
辐射模拟量获取单元，用于根据所述辐射场强度，获得连续的辐射模拟量；
辐射数据值获取单元，用于根据所述连续的辐射模拟量，获得离散的辐射数据值；
成像建立单元，用于基于所述离散的辐射数据值，建立垂直的不连续图像成像和水平的不连续图像成像，并叠加形成不连续图像的成像。
进一步地，所述成像建立单元包括：
降噪子单元，用于对述离散的辐射数据值进行降噪处理；
第一图像建立子单元，用于根据处理后的离散的辐射数据值，建立垂直的不连续图像成像和水平的不连续图像成像；
第二图像建立子单元，用于根据垂直的不连续图像成像和水平的不连续图像成像，叠加形成不连续图像的成像。
进一步地，所述确定待测元件表面的裂纹信息为：
获取所述不连续图像的成像中热量集中区域，所述区域为裂纹所在位置。
采用上述技术方案，本发明所述的一种基于热扩散梯度的元件级裂纹检测方法及装置具有如下有益效果：
1.本发明所述的一种基于热扩散梯度的元件级裂纹检测方法及装置，通过对元件表面裂纹进行间接性的检测识别，避免了静电、化学、物理等因素对元件的二次损伤。
2.本发明所述的一种基于热扩散梯度的元件级裂纹检测方法及装置，通过热反应原理对元件表面裂纹进行检测，提高了检测的准确性和安全性。
3.本发明所述的一种基于热扩散梯度的元件级裂纹检测方法及装置，其中装置结构简单，检测效率高，能适用不同材质的元件，提高了装置的适用范围。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1本发明所述的一种基于热扩散梯度的元件级裂纹检测方法的步骤图；
图2是图1中步骤的详细步骤图；
图3本发明所述的一种基于热扩散梯度的元件级裂纹检测装置的结构示意图；
图4是图3中成像建立模块的结构示意图；
图5是图4中成像建立单元的结构示意图；
图6是本说明书的一个实施例中检测装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例1
现有技术中对电子元件的检测要么会直接接触电子元件从而产生一定的破坏行为，要么是检测效率低下，实用性不强，本说明书的一个实施例提供了一种基于热扩散梯度的元件级裂纹检测方法，该方法利用热反应原理能够避免与电子元件的直接接触，而且检测效率显著提高。
具体地，如图1所示，所述方法可以包括如下步骤：
S100：以热流形式对待测元件表面进行加热，以使在待测元件表面产生热反应；
具体地，当热流产生单元产生的热流到达到待测元件的表面时，待测元件的表面在热流的作用下而产生热反应，因此待测元件的表面会产生一定的热辐射场。
S200：获取待测元件表面的辐射场强度；
本说明书的一个实施例是通过检测待测元件表面的热反应强度的连续性，从而确定裂纹的位置，因此首先需要先获取待测元件表面的热辐射强度，或者可以说是热反应模拟值；
S300：基于所述辐射场强度，建立待测元件表面的不连续图像的成像；
为了将所获得的热辐射强度可视化，可以所述热辐射强度通过处理得到可视化的数据，然后通过得到的数据建立成不连续图像的成像，其中不连续图像的成像可以包括垂直和水平两个方向的图像，然后通过叠加形成。
在一些实施例中，如图2所示，所述步骤S300还可以包括以下步骤：
S301：根据所述辐射场强度，获得连续的辐射模拟量；
在待测元件表面产生热反应时进而会形成一定的热辐射场，通过“捕捉”热强度从而获得连续的辐射模拟值，这里的辐射模拟量可以是热梯度的模拟量。
S302：根据所述连续的辐射模拟量，获得离散的辐射数据值；
为了实现热梯度的可视化，可以将连续的热模拟量转化为离散的数据值，当然了，为了提高检测的效果，增加了细微裂纹的检测能力，可以减小模拟量与数字量的误差，具体地，应适当提高采样频率，提高数字量的密度。
S303：基于所述离散的辐射数据值，建立垂直的不连续图像成像和水平的不连续图像成像，并叠加形成不连续图像的成像。
在一些实施例中，辐射数据值生成的过程中，数字量会引入电路产生的噪声，此时需要对数字量进行数字滤波，滤除无用的杂波以达到降噪的目的。
在元件表面的热传导与表面连续性有关，当元件表面有裂缝时，热量将在裂缝边沿进行积攒，此时裂缝边沿的温度梯度与平整面的温度梯度有所不同，比如会出现热量的积累，从而可以通过热量的连续性观察来确定裂纹的位置，具体地，可以通过获得的数据值，按照垂直和水平方向上的图像叠加，从而建立完整的立体图像，而立体图像中比较突出的部分即为裂纹所在的位置。
需要说明的是，为了提高对细微裂纹的检测能力，还可以提高热图像空间分辨率以及消除所测图像噪声分量以提高裂纹最小可测宽度分辨率，当然了，还可以根据检测元件的类型和检测要求调整检测的热图像空间分辨率。
S400：根据所述不连续图像的成像，确定待测元件表面的裂纹信息。
可以将获得的不连续图像的成像在显示屏中显示，可以直观的看到裂纹的位置和大小。
在上述提供的方法的基础上，本说明书还提供一种基于热扩散梯度的元件级裂纹检测装置，用于执行上述提供的方法，具体地，如图3到6所示，所述装置包括：
热反应模块，用于以热流形式对待测元件表面进行加热，以使在待测元件表面产生热反应。
辐射场强度获取模块，用于获取待测元件表面的辐射场强度；
成像建立模块，用于基于所述辐射场强度，建立待测元件表面的不连续图像的成像；
裂纹确定模块，用于根据所述不连续图像的成像，确定待测元件表面的裂纹信息。
当然了，所述装置还可以包括控制模块，通过设置预设的控制算法和逻辑控制上述功能模块的工作。比如，当待测元件进入检测位时，控制模块会控制热反应模块对所述待测元件的表面进行加热，具体地，可以通过产生均匀稳定的热流对待测元件进行加热，待测元件的表面被加热后会产生热传导效应，然后控制模块会控制辐射场强度获取模块采集待测元件表面的热辐射强度，即热辐射模拟量，进而通过成像建立模块通过一些的数据处理和图像生成步骤，得到待测元件表面的热图像的不连续图像的成像，最后通过裂纹确定模块确定裂纹的位置，即其中热图像中热能集中的区域。
在一些实施例中，所述成像建立模块包括：
辐射模拟量获取单元，用于根据所述辐射场强度，获得连续的辐射模拟量；
辐射数据值获取单元，用于根据所述连续的辐射模拟量，获得离散的辐射数据值；
成像建立单元，用于基于所述离散的辐射数据值，建立垂直的不连续图像成像和水平的不连续图像成像，并叠加形成不连续图像的成像。
其中，所述成像建立单元包括：
降噪子单元，用于对述离散的辐射数据值进行降噪处理；
第一图像建立子单元，用于根据处理后的离散的辐射数据值，建立垂直的不连续图像成像和水平的不连续图像成像；
第二图像建立子单元，用于根据垂直的不连续图像成像和水平的不连续图像成像，叠加形成不连续图像的成像。
示例性地，可以设置热风枪，用以产生均匀稳定的热流对待测元件表面进行加热，当待测元件表面被加热后，将会产生热传导效应。在热传导过程中，元件表面若有裂缝，则会对与元件封装的热传导模式产生影响，从而待测元件表面的温度将产生畸变，即温度会在裂纹处积攒造成温度梯度不连续。热反应强度采集的部件可以是红外相机，红外相机的工作原理就是感光部分可以接收红外辐射传递的信号。所谓红外线，就是在光谱中，可见光的红光以外的部分，具有光的特征，人眼不可见。红外相机强调了红外线的接受。所有高于绝对零度的物体都会辐射，而且温度越高辐射越多。
进一步地，通过红外相机对进行热传导的待测元件表面的辐射场分布情况进行采集，并传输至计算机，当然红外相机还可以消除所测热图像的噪声分布以提高裂纹最小可测宽度分辨率，其中计算器可以控制红外相机对辐射场的强度采集及使用热量梯度算法进行采集后的数据处理并生成相应的裂纹图像。
由于封装表面的辐射场强度和其热场分布成正相关，只需要根据红外相机得到的辐射场强度数据来进行图像生成，分别进行垂直和水平两个方向的梯度运算并建立非连续图像成像。将横纵两不连续图像成像进行叠加。最后通过计算机的显示屏将叠加后的图像显示，即可明显观察到裂纹具体位置。
通过上述提供的一种基于热扩散梯度的元件级裂纹检测方法及装置可以取得如下有益效果：
1)本发明所述的一种基于热扩散梯度的元件级裂纹检测方法及装置，通过对元件表面裂纹进行间接性的检测识别，避免了静电、化学、物理等因素对元件的二次损伤。
2)本发明所述的一种基于热扩散梯度的元件级裂纹检测方法及装置，通过热反应原理对元件表面裂纹进行检测，提高了检测的准确性和安全性。
3)本发明所述的一种基于热扩散梯度的元件级裂纹检测方法及装置，其中装置结构简单，检测效率高，能适用不同材质的元件，提高了装置的适用范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种基于热扩散梯度的元件级裂纹检测方法，应用于元件级电子器件裂纹的检测，其特征在于，包括以下步骤：
获取待测元件表面的辐射场强度；
基于所述辐射场强度，建立待测元件表面的不连续图像的成像；
根据所述不连续图像的成像，确定待测元件表面的裂纹信息。
2.根据权利要求1所述的基于热扩散梯度的元件级裂纹检测方法，其特征在于，所述获取待测元件表面的辐射场强度之前还包括步骤：
以热流形式对待测元件表面进行加热，以使在待测元件表面产生热反应。
3.根据权利要求1所述的基于热扩散梯度的元件级裂纹检测方法，其特征在于，所述基于所述辐射场强度，建立待测元件表面的不连续图像的成像的包括以下步骤：
根据所述辐射场强度，获得连续的辐射模拟量；
根据所述连续的辐射模拟量，获得离散的辐射数据值；
基于所述离散的辐射数据值，建立垂直的不连续图像成像和水平的不连续图像成像，并叠加形成不连续图像的成像。
4.根据权利要求3所述的基于热扩散梯度的元件级裂纹检测方法，其特征在于，所述基于所述离散的辐射数据值，建立垂直的不连续图像成像和水平的不连续图像成像，并叠加形成不连续图像的成像包括：
对所述离散的辐射数据值进行降噪处理；
根据处理后的离散的辐射数据值，建立垂直的不连续图像成像和水平的不连续图像成像；
根据垂直的不连续图像成像和水平的不连续图像成像，叠加形成不连续图像的成像。
5.根据权利要求1所述的基于热扩散梯度的元件级裂纹检测方法，其特征在于，所述确定待测元件表面的裂纹信息为：
获取所述不连续图像的成像中热量集中区域，所述区域为裂纹所在位置。
6.一种基于热扩散梯度的元件级裂纹检测装置，其特征在于，所述装置包括：
辐射场强度获取模块，用于获取待测元件表面的辐射场强度；
成像建立模块，用于基于所述辐射场强度，建立待测元件表面的不连续图像的成像；
裂纹确定模块，用于根据所述不连续图像的成像，确定待测元件表面的裂纹信息。
7.根据权利要求6所述的一种基于热扩散梯度的元件级裂纹检测装置，其特征在于，所述装置还包括：
热反应模块，用于以热流形式对待测元件表面进行加热，以使在待测元件表面产生热反应。
8.根据权利要求6所述的一种基于热扩散梯度的元件级裂纹检测装置，其特征在于，所述成像建立模块包括：
辐射模拟量获取单元，用于根据所述辐射场强度，获得连续的辐射模拟量；
辐射数据值获取单元，用于根据所述连续的辐射模拟量，获得离散的辐射数据值；
成像建立单元，用于基于所述离散的辐射数据值，建立垂直的不连续图像成像和水平的不连续图像成像，并叠加形成不连续图像的成像。
9.根据权利要求8所述的一种基于热扩散梯度的元件级裂纹检测装置，其特征在于，所述成像建立单元包括：
降噪子单元，用于对述离散的辐射数据值进行降噪处理；
第一图像建立子单元，用于根据处理后的离散的辐射数据值，建立垂直的不连续图像成像和水平的不连续图像成像；
第二图像建立子单元，用于根据垂直的不连续图像成像和水平的不连续图像成像，叠加形成不连续图像的成像。
10.根据权利要求6所述的一种基于热扩散梯度的元件级裂纹检测装置，其特征在于，所述确定待测元件表面的裂纹信息为：
获取所述不连续图像的成像中热量集中区域，所述区域为裂纹所在位置。
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2020
- 2020-03-10 CN CN202010162929.XA patent/CN113376211A/zh active Pending
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