CN116934736A - 一种用于芯片封装的缺陷检测方法、系统及储存介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及芯片封装检测技术领域，解决了对于引脚缺陷检测效率低、易出现漏检以及受主观因素影响较大的技术问题，尤其涉及一种用于芯片封装的缺陷检测方法、系统及储存介质，该方法包括以下步骤：S1、通过三维扫描仪获取待检测封装芯片在引脚区域的目标点云数据；S2、根据目标点云数据提取所有与若干引脚相对应的圆柱特征Ai，i表示圆柱特征的数量。本发明能够在封装过程中主动的对引脚缺陷进行在线实时检测，不仅提高了对于引脚缺陷的检测效率，同时不受主观因素的影响，能够完全规避漏检以及误操作引发的二次缺陷现象，进而提高芯片封装水平，保证封装质量。

Description

一种用于芯片封装的缺陷检测方法、系统及储存介质
技术领域
本发明涉及芯片封装检测技术领域，尤其涉及一种用于芯片封装的缺陷检测方法、系统及储存介质。
背景技术
对于现代化的全自动封装线，其自身的任何微小差异都将迅速对封装产品的质量产生直接影响。则因此在全自动封装线全面普及的条件下，在封装生产过程中主动地对封装质量进行在线实时检测，已经成了提高封装水平、保证封装质量的一个必然需求。
由于芯片尺寸小、封装工艺要求高、封装生产速度快，因此很难在封装过程中进行实时的质量检测与控制，特别是对于芯片的引脚部分，由于芯片的引脚数量多，芯片上的引脚容易出现部分引脚弯曲、引脚粘附、引脚偏移的缺陷，而在芯片上的引脚出现上述任一种缺陷时，则会导致封装失效，同时造成芯片存在严重的质量缺陷。
然而在对于芯片封装前的引脚缺陷检测时，由于引脚缺陷特征较小，检测人员必须在显微镜下进行检测，这种繁重检测工作量，反复检测同一对象的枯燥的检测形式容易导致检测人员疲劳，降低检测效率。不同检测人员对含细微缺陷的同一封装芯片检测结果难以统一，检测的最终结果受主观因素影响较大。此外接触式的检测容易出现操作人员的失误，进而在封装芯片表面造成划伤、引线弯曲和金属缺失等二次缺陷。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于芯片封装的缺陷检测方法、系统及储存介质，解决了对于引脚缺陷检测效率低、易出现漏检以及受主观因素影响较大的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种用于芯片封装的缺陷检测方法，该方法包括以下步骤：
S1、通过三维扫描仪获取待检测封装芯片在引脚区域的目标点云数据；
S2、根据目标点云数据提取所有与若干引脚相对应的圆柱特征Ai，i表示圆柱特征的数量；
S3、采用最小二乘法拟合出与圆柱特征Ai相对应的中心线Zi；
S4、判断中心线Zi是否出现跳动；
若是，则与中心线Zi相对应的引脚存在缺陷，并进入步骤S5；
若否，则结束；
S5、根据中心线Zi定位至相应引脚的位置。
进一步地，在步骤S2中，具体过程包括以下步骤：
S21、采用离群点滤波方法对目标点云数据中包含的噪声点云进行滤波处理得到无噪声的目标点云数据；
S22、在无噪声的目标点云数据中选取与任一引脚相对应的点云数据Pi，i表示点云数据的数量；
S23、通过基于生长拟合的方法对点云数据Pi进行圆柱拟合得到圆柱特征Ai。
进一步地，在步骤S3中，具体过程包括以下步骤：
S31、将圆柱特征Ai沿轴向M映射到平面上，并计算圆柱特征Ai的圆心坐标O(x0，y0)；
S32、以圆心坐标O(x0，y0)为起点，以固定长度L、半径为n×r沿轴向M向下平移一段距离构建圆柱形包围盒；
S33、计算圆柱形包围盒的圆心坐标O’(xO’，yO’)；
S34、根据圆心坐标O’(xO’，yO’)和圆心坐标O(x0，y0)判断是否共线；
若xO’＝x0，则圆心O’与圆心O共线，并进入步骤S35；
若xO’≠x0，则返回步骤S32，并以固定长度L、半径为(n+0.1)×r沿轴向M向下平移一段距离重新构建圆柱形包围盒；
S35、采用最小二乘法由圆心O’至圆心O进行拟合得到中心线Zi。
进一步地，在步骤S32中，n的取值为1。
进一步地，在步骤S31中，具体过程包括以下步骤：
S311、采用最小二乘法拟合圆柱特征Ai的上端面得到圆0；
S312、将圆O平均等分得到S个分布在其上的点BS，设S个点BS中任意一点的坐标为
S313、计算圆O的圆心坐标O(x0，y0)。
进一步地，在步骤S313中，圆心坐标O(x0，y0)的计算公式为：
上式中，S表示分布在圆0上点的个数，为分布在圆0上任一点的坐标。
进一步地，在步骤S4中，判断中心线Zi是否出现跳动，具体过程包括以下步骤：
S41、将长度为的中心线Zi以固定长度a平均等分为Ti段；
S42、设第T1段的轴向向量为z1＝(xz1，yz1)，第Ti段的轴向向量为zi＝(xzi，yzi)；
S43、根据轴向向量计算计算空间向量的夹角cos θ；
S44、根据空间向量的夹角cos θ依次计算与Ti段中心线Zi相对应的夹角θ’；
S45、根据夹角θ’判断中心线Zi是否存在跳动；
若任一Ti段的夹角θ’＞0或θ’＜0，则中心线Zi出现跳动；
若任一Ti段的夹角θ’＝0，则中心线Zi未出现跳动。
该技术方案还提供了一种用于实现上述缺陷检测方法的系统，包括：
获取模块，所述获取模块用于通过三维扫描仪获取待检测封装芯片在引脚区域的目标点云数据；
提取模块，所述提取模块用于根据目标点云数据提取所有与若干引脚相对应的圆柱特征Ai，i表示圆柱特征的数量；
拟合模块，所述拟合模块用于采用最小二乘法拟合出与圆柱特征Ai相对应的中心线Zi；
判断模块，所述判断模块用于判断中心线Zi是否出现跳动；
定位模块，所述定位模块用于根据中心线Zi定位至相应引脚的位置。
借由上述技术方案，本发明提供了一种用于芯片封装的缺陷检测方法、系统及储存介质，至少具备以下有益效果：
本发明能够在封装前针对缺陷特征较小的引脚进行缺陷检测，同时针对引脚所容易出现的部分引脚弯曲、引脚粘附、引脚偏移缺陷自动进行检测，在封装过程中主动的对引脚缺陷进行在线实时检测，不仅提高了对于引脚缺陷的检测效率，同时不受主观因素的影响，能够完全规避漏检以及误操作引发的二次缺陷现象，进而提高芯片封装水平，保证封装质量。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明缺陷检测方法的流程图；
图2为本发明拟合圆柱特征的示意图；
图3为本发明构建包围盒的示意图；
图4为本发明计算中心线夹角的示意图；
图5为本发明缺陷检测方法系统的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
请参照图1-图5，示出了本实施例的一种具体实施方式，本实施例能够在封装前针对缺陷特征较小的引脚进行缺陷检测，同时针对引脚所容易出现的部分引脚弯曲、引脚粘附、引脚偏移缺陷自动进行检测，在封装过程中主动的对引脚缺陷进行在线实时检测。
请参照图1，本实施例提出了一种用于芯片封装的缺陷检测方法，该方法包括以下步骤：
S1、通过三维扫描仪获取待检测封装芯片在引脚区域的目标点云数据，在本实施例中，通过高精度的三维扫描仪对待检测封装芯片的引脚区域进行扫描，以获取封装芯片上若干个引脚的三维点云数据，即为目标点云数据。
S2、根据目标点云数据提取所有与若干引脚相对应的圆柱特征Ai，i表示圆柱特征的数量；
请参照图2，在本实施例中，为了对步骤S2的实现方式进行说明，具体过程是通过以下步骤实现的，详细的实施方法如下：
S21、采用离群点滤波方法对目标点云数据中包含的噪声点云进行滤波处理得到无噪声的目标点云数据，在该步骤中，采用离群点滤波的方法对目标点云数据中包含的噪声点云进行滤波处理，具体为：设目标点云数据的分辨率为E，对于目标点云数据中的任一点，取0.5×R半径范围的邻域，邻域点的个数设置为N个，则0.5×R半径范围内邻点数少于N个的点被滤除。
S22、在无噪声的目标点云数据中选取与任一引脚相对应的点云数据Pi，i表示点云数据的数量，在目标点云数据中包含由若干个引脚相对应的点云所组成，每一个引脚之间均具有一定的间隔，因此可直接在目标点云数据中选取任意一个区域下的点云数据Pi，并不作任何限制，此处采用常规技术手段即可实现。
S23、通过基于生长拟合的方法对点云数据Pi进行圆柱拟合得到圆柱特征Ai，在该步骤中，可直接使用生长拟合的方法对点云数据Pi进行圆柱拟合，根据现有的常规技术手段即可实现，因此不再详细赘述。
通过采用，离群点滤波的方法对目标点云数据中包含的噪声点云进行滤波处理，能够消除目标点云数据中的噪声点，从而提高对于圆柱特征Ai拟合的准确性，既有效地对目标点云数据进行降噪，又可以保持目标点云数据中的几何特征信息，避免目标点云数据被过渡光滑。
S3、采用最小二乘法拟合出与圆柱特征Ai相对应的中心线Zi；
请参照图2和图3，在本实施例中，为了对步骤S3的实现方式进行说明，具体过程是通过以下步骤实现的，详细的实施方法如下：
S31、将圆柱特征Ai沿轴向M映射到平面上，并计算圆柱特征Ai的圆心坐标O(x0，y0)；
在本实施例中，为了对步骤S31的实现方式进行说明，具体过程是通过以下步骤实现的，详细的实施方法如下：
S311、采用最小二乘法拟合圆柱特征Ai的上端面得到圆O，如图3所示；
S312、将圆O平均等分得到S个分布在其上的点BS，设S个点BS中任意一点的坐标为
S313、计算圆O的圆心坐标O(x0，y0)；
在步骤S313中，圆心坐标O(x0，y0)的计算公式为：
上式中，S表示分布在圆O上点的个数，为分布在圆O上任一点的坐标。
S32、以圆心坐标O(x0，y0)为起点，以固定长度L、半径为n×r沿轴向M向下平移一段距离构建圆柱形包围盒，如图3所示；
S33、计算圆柱形包围盒的圆心坐标O’(xO’，yO’)，在构建出圆柱形包围盒后，其圆心坐标O’(xO’，yO’)采用与步骤S31相同的方法即可计算得出，在此不再详细赘述。
S34、根据圆心坐标O’(xO’，yO’)和圆心坐标O(x0，y0)判断是否共线；
若xO’＝x0，则圆心O’与圆心O共线，并进入步骤S35；
若xO’≠x0，则返回步骤S32，并以固定长度L、半径为(n+0.1)×r沿轴向M向下平移一段距离重新构建圆柱形包围盒，n的取值为1；
S35、采用最小二乘法由圆心O’至圆心O进行拟合得到中心线Zi。
在本实施例中，通过对待检测芯片上所有的引脚进行点云数据的转换，而在该步骤中，通过拟合出圆柱特征Ai的中心线Zi，由于无缺陷状态下的引脚始终相对于芯片处于垂直，当出现弯曲、两引脚之间粘附以及偏移现象时，此时拟合得到的中心线Zi为相同状态，因此通过中心线Zi的状态即可对引脚是否存在缺陷进行快速检测。
S4、判断中心线Zi是否出现跳动；
若是，则与中心线Zi相对应的引脚存在缺陷，并进入步骤S5；
若否，则结束；
如图4所示，在本实施例中，为了对步骤S4的实现方式进行说明，具体过程是通过以下步骤实现的，详细的实施方法如下：
S41、将长度为的中心线Zi以固定长度a平均等分为Ti段，则Ti的计算公式为：
上式中，为中心线Zi的总长度，a表示均分为Ti段的长度，i表示均分的数量，i＝1，2，3…；
S42、设第T1段的轴向向量为z1＝(xz1，yz1)，第Ti段的轴向向量为zi＝(xzi，yzi)；
S43、根据轴向向量计算计算空间向量的夹角cos θ；
具体的，夹角cos θ的计算公式为：
上式中，z1、zi均表示轴向向量，i表示第Ti段。
S44、根据空间向量的夹角cos θ依次计算与Ti段中心线Zi相对应的夹角θ’；
具体的，夹角θ’的计算公式为：
θ’＝cos-1θ
S45、根据夹角θ’判断中心线Zi是否存在跳动；
若任一Ti段的夹角θ’＞0或θ’＜0，则中心线Zi出现跳动；
若任一Ti段的夹角θ’＝0，则中心线Zi未出现跳动。
S5、根据中心线Zi定位至相应引脚的位置。
每一个引脚均对应一个圆柱特征Ai，其中i同样表示引脚的数量，同时也可以表示为相应引脚的标号，例如，圆柱特征A1即对应第一个引脚，如此依次进行编号，能够在出现缺陷时直接定位至相应编号的引脚。
本实施例能够在封装前针对缺陷特征较小的引脚进行缺陷检测，同时针对引脚所容易出现的部分引脚弯曲、引脚粘附、引脚偏移缺陷自动进行检测，在封装过程中主动的对引脚缺陷进行在线实时检测，不仅提高了对于引脚缺陷的检测效率，同时不受主观因素的影响，能够完全规避漏检以及误操作引发的二次缺陷现象，进而提高芯片封装水平，保证封装质量。
与上述实施例提供的缺陷检测方法相对应，本实施例还提供缺陷检测方法的系统，由于本实施例提供的缺陷检测系统与上述实施例提供的缺陷检测方法相对应，因此前述缺陷检测方法的实施方式也适用于本实施例提供的缺陷检测系统，在本实施例中不再详细描述。
请参阅图5，其所示为本实施例提供的缺陷检测系统的结构框图，该缺陷检测系统包括：获取模块10、提取模块20、拟合模块30、判断模块40和定位模块50；
获取模块10用于通过三维扫描仪获取待检测封装芯片在引脚区域的目标点云数据；提取模块20用于根据目标点云数据提取所有与若干引脚相对应的圆柱特征Ai，i表示圆柱特征的数量；拟合模块30用于采用最小二乘法拟合出与圆柱特征Ai相对应的中心线Zi；判断模块40用于判断中心线Zi是否出现跳动；定位模块50用于根据中心线Zi定位至相应引脚的位置。
需要说明的是，上述实施例提供的系统，在实现其功能时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的系统与方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
一种计算机可读的存储介质，在计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现引脚缺陷的检测方法。
以上实施方式对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种用于芯片封装的缺陷检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1、通过三维扫描仪获取待检测封装芯片在引脚区域的目标点云数据；
S2、根据目标点云数据提取所有与若干引脚相对应的圆柱特征Ai，i表示圆柱特征的数量；
S3、采用最小二乘法拟合出与圆柱特征Ai相对应的中心线Zi；
S4、判断中心线Zi是否出现跳动；
若是，则与中心线Zi相对应的引脚存在缺陷，并进入步骤S5；
若否，则结束；
S5、根据中心线Zi定位至相应引脚的位置。
2.根据权利要求1所述的缺陷检测方法，其特征在于，在步骤S2中，具体过程包括以下步骤：
S21、采用离群点滤波方法对目标点云数据中包含的噪声点云进行滤波处理得到无噪声的目标点云数据；
S22、在无噪声的目标点云数据中选取与任一引脚相对应的点云数据Pi，i表示点云数据的数量；
S23、通过基于生长拟合的方法对点云数据Pi进行圆柱拟合得到圆柱特征Ai。
3.根据权利要求1所述的缺陷检测方法，其特征在于，在步骤S3中，具体过程包括以下步骤：
S31、将圆柱特征Ai沿轴向M映射到平面上，并计算圆柱特征Ai的圆心坐标O(x0,y0)；
S32、以圆心坐标O(x0,y0)为起点，以固定长度L、半径为n×r沿轴向M向下平移一段距离构建圆柱形包围盒；
S33、计算圆柱形包围盒的圆心坐标O’(xO’，yO’)；
S34、根据圆心坐标O’(xO’，y0’)和圆心坐标O(x0，y0)判断是否共线；
若xO’＝x0，则圆心O’与圆心O共线，并进入步骤S35；
若xO’≠x0，则返回步骤S32，并以固定长度L、半径为(n+0.1)×r沿轴向M向下平移一段距离重新构建圆柱形包围盒；
S35、采用最小二乘法由圆心O’至圆心O进行拟合得到中心线Zi。
4.根据权利要求3所述的缺陷检测方法，其特征在于，在步骤S32中，n的取值为1。
5.根据权利要求3所述的缺陷检测方法，其特征在于，在步骤S31中，具体过程包括以下步骤：
S311、采用最小二乘法拟合圆柱特征Ai的上端面得到圆O；
S312、将圆0平均等分得到S个分布在其上的点BS，设S个点BS中任意一点的坐标为
S313、计算圆O的圆心坐标O(x0，y0)。
6.根据权利要求5所述的缺陷检测方法，其特征在于，在步骤S313中，圆心坐标O(x0，y0)的计算公式为：
上式中，S表示分布在圆O上点的个数，为分布在圆O上任一点的坐标。
7.根据权利要求1所述的缺陷检测方法，其特征在于，在步骤S4中，判断中心线Zi是否出现跳动，具体过程包括以下步骤：
S41、将长度为的中心线Zi以固定长度a平均等分为Ti段；
S42、设第T1段的轴向向量为z1＝(xz1，yz1)，第Ti段的轴向向量为zi＝(xzi，yzi)；
S43、根据轴向向量计算计算空间向量的夹角cosθ；
S44、根据空间向量的夹角cosθ依次计算与Ti段中心线Zi相对应的夹角θ’；
S45、根据夹角θ’判断中心线Zi是否存在跳动；
若任一Ti段的夹角θ’＞0或θ’＜0，则中心线Zi出现跳动；
若任一Ti段的夹角θ’＝0，则中心线Zi未出现跳动。
8.一种用于实现上述权利要求1-7任一项所述的缺陷检测方法的系统，其特征在于，包括：
获取模块(10)，所述获取模块(10)用于通过三维扫描仪获取待检测封装芯片在引脚区域的目标点云数据；
提取模块(20)，所述提取模块(20)用于根据目标点云数据提取所有与若干引脚相对应的圆柱特征Ai，i表示圆柱特征的数量；
拟合模块(30)，所述拟合模块(30)用于采用最小二乘法拟合出与圆柱特征Ai相对应的中心线Zi；
判断模块(40)，所述判断模块(40)用于判断中心线Zi是否出现跳动；
定位模块(50)，所述定位模块(50)用于根据中心线Zi定位至相应引脚的位置。
9.一种计算机可读的存储介质，在所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现根据权利要求1-7中任一项所述的缺陷检测方法。
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