CN117531732B - 一种半导体芯片测试探针分选与缺陷检测设备及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半导体芯片测试探针分选与缺陷检测设备及方法，设备包括至少两个分料组件、位置检测装置、XY移动模组、图像测量仪、第一抓取机构、第二抓取机构以及总控模块，位置检测装置对待检测探针进行位置检测，并将位置信息反馈至总控模块，总控模块根据位置信息控制所述XY移动模组带动图像测量仪至相应位置采集待检测探针图像，总控模块对所述待检测探针图像进行分析识别，确定良品探针和不良品探针，并根据良品探针和不良品探针的位置控制第一抓取机构和第二抓取机构交替作业分别抓取良品探针和不良品探针并进行归类；该设备能够有效提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体芯片测试领域，尤其涉及一种半导体芯片测试探针分选与缺陷检测设备及检测方法。
背景技术
半导体芯片的生产步骤大体分为设计、制造和封装，半导体芯片测试探针主要应用在半导体芯片的设计验证、晶圆测试、成品测试等环节，是贯穿整个半导体芯片生产流程的核心零部件。
由于半导体芯片的产品尺寸非常微小，对于半导体芯片测试探针的尺寸要求更是达到了微米级别，生产出来的半导体芯片测试探针，结构和尺寸是否合理，针头是否有偏斜等缺陷，直接影响到半导体芯片测试探针的精度，进而影响到半导体芯片产品的测试与验证结果。
专利文献CN209446641U公开了一种全自动探针检测台及其结构紧凑的探针定位模组，包括探针检测盒，所述探针检测盒上设置有高倍光源检测模块、低倍光源检测模块、CCD图像传感器和光路切换模块，所述光路切换模块包括通向CCD图像传感器的高低倍光路分光镜和将光线引导至高低倍分光镜的反光镜，通过采用上述设置，利用光路切换模块将高倍光源检测模块和低倍光源检测模块共同引导至同一CCD图像传感器成像传输信号。该方案能够基于CCD图像传感器进行探针的位置检测和定位，但是不能够对探针进行良品和不良品检测，由于探针尺寸小，对于视觉系统以及图像处理要求较高，现有的视觉系统和图像处理算法复杂，实施起来生产成本高，且准确性不高。
发明内容
本发明提供了一种半导体芯片测试探针分选与缺陷检测设备及检测方法，能够对半导体芯片测试探针进行良品和不良品的检测，并能够降低生产成本。
一种半导体芯片测试探针分选与缺陷检测设备，包括至少两个分料组件、位置检测装置、XY移动模组、图像测量仪、第一抓取机构、第二抓取机构以及总控模块，所述图像测量仪、第一抓取机构和第二抓取机构设置于所述XY移动模组上；所述分料组件用于将待检测探针打散，所述位置检测装置对待检测探针进行位置检测，并将位置信息反馈至所述总控模块，所述总控模块根据所述位置信息控制所述XY移动模组带动图像测量仪至相应位置采集待检测探针图像，所述总控模块对所述待检测探针图像进行分析识别，确定良品探针和不良品探针，并根据良品探针和不良品探针的位置控制所述第一抓取机构和第二抓取机构交替作业分别抓取良品探针和不良品探针并进行归类。
进一步地，所述位置检测装置包括CCD图像传感器。
进一步地，所述分料组件包括平振料仓、气缸、传输机构、柔性振动盘、底座以及音圈电机，所述气缸与所述平振料仓配合设置，所述平振料仓通过所述传输机构与所述柔性振动盘连接，所述柔性振动盘为矩形结构，所述音圈电机的数量为4个，设置于所述底座上且分别连接于所述柔性振动盘底部四个角的端部，所述气缸和所述音圈电机均与所述总控模块连接，待检测探针上料后送入所述平振料仓，所述总控模块控制所述气缸带动所述平振料仓平振以对所述待检测探针进行初步打散，初步打散的待检测探针经所述传输机构送入所述柔性振动盘，所述总控模块控制4个所述音圈电机分别以不同的频率工作带动所述柔性振动盘振动；
所述柔性振动盘为透明材质，且所述柔性振动盘与所述底座之间为镂空结构。
进一步地，所述总控模块对所述待检测探针图像进行分析识别，确定良品探针和不良品探针，包括：
对所述待检测探针图像进行预处理，获得探针处理图像；
对所述探针处理图像进行边缘检测，获得待检测探针的边缘像素坐标；
根据样本图像以及获得的待检测探针的边缘像素坐标，对所述待检测探针进行初步质量判断，将所述待检测探针分类为不良品探针和待定探针；
根据样本图像对所述待定探针进行二次质量判断，获得判断结果。
进一步地，根据样本图像以及获得的待检测探针的边缘像素坐标，对所述待检测探针进行初步质量判断，包括：
根据所述待检测探针的边缘像素坐标，计算待检测探针的最大像素长度和最大像素宽度；
获取所述样本图像中标准良品探针的良品像素面积、良品最大像素长度以及良品最大宽度；
基于所述最大像素长度和良品最大像素长度对所述探针处理图像进行缩放，并在缩放后计算待检测探针的第一像素面积；
基于所述最大像素宽度和良品最大像素宽度对所述探针处理图像进行缩放，并在缩放后计算待检测探针的第二像素面积；
将所述第一像素面积和所述第二像素面积分别与所述良品像素面积进行比较，若所述第一像素面积大于所述良品像素面积，则确定对应的待检测探针为不良品探针；若所述第一像素面积小于或等于所述良品像素面积且第二像素面积大于所述良品像素面积，则确定对应的待检测探针为不良品探针；若所述第一像素面积和第二像素面积均小于或等于所述良品像素面积，则确定对应的待检测探针为待定探针。
进一步地，根据样本图像对所述待定探针进行二次质量判断，获得判断结果，包括：
将所述第一像素面积和第二像素面积进行比较，确定其中较大面积对应的缩放后的探针处理图像；
将较大面积对应的缩放后的探针处理图像中待定探针最大像素长度和最大像素宽度的交点与所述样本图像中良品最大像素长度和良品最大宽度的交点进行重合，基于重合点将所述较大面积对应的缩放后的探针处理图像进行旋转，使得最大像素长度和所述良品最大宽度、最大像素宽度和良品最大宽度方向一致；
将旋转后的探针处理图像中的待定探针与样本图像中的标准良品探针进行重合比对，获得重叠比，将重叠比大于或等于预设重叠阈值的待定探针确定为良品探针，将重叠比小于预设重叠阈值的待定探针确定为不良品探针。
进一步地，所述总控模块确定所述待检测探针图像中的不良品探针和良品探针之后，获取所述不良品探针和良品探针几何中心处的位置像素坐标，将所述位置像素坐标转换为机器人坐标，根据所述机器人坐标控制所述第一抓取机构和第二抓取机构交替作业分别抓取良品探针和不良品探针并进行归类。
进一步地，所述设备还包括柔性振动盘自清洁模组，所述柔性振动盘自清洁模组包括移动伺服模组、支撑架、清洁滚轮、弹性支架、连接件以及下压气缸；所述移动伺服模组设置于所述底座上，所述支撑架设置于所述移动伺服模组上，所述清洁滚轮通过所述弹性支架与所述连接件连接，所述连接件与所述支撑架连接，所述下压气缸与所述连接件配合设置，用于带动所述清洁滚轮向下运动到达所述柔性振动盘，所述移动伺服模组带动所述支撑架做往复运动使得所述清洁滚轮在所述柔性振动盘上滚动。
进一步地，所述设备还包括良品收集盒以及不良品收集盒，所述第一抓取机构和第二抓取机构交替作业分别抓取良品探针和不良品探针并分别投入所述良品收集盒以及不良品收集盒。
一种半导体芯片测试探针分选与缺陷检测方法，应用于上述的设备，所述方法包括：
上料后，通过所述分料组件将待检测探针打散；
通过所述位置检测装置对待检测探针进行位置检测，并将位置信息反馈至所述总控模块；
所述总控模块根据所述位置信息控制所述XY移动模组带动图像测量仪至相应位置采集待检测探针图像，所述总控模块对所述待检测探针图像进行分析识别，确定良品探针和不良品探针，并根据良品探针和不良品探针的位置控制所述第一抓取机构和第二抓取机构交替作业分别抓取良品探针和不良品探针并进行归类。
本发明提供的半导体芯片测试探针分选与缺陷检测设备及检测方法，至少包括如下有益效果：
（1）能够对半导体芯片测试探针进行良品和不良品的检测和分选，自动化程度高，能够提高生产效率；
（2）分料组件中柔性振动盘四个角部的音圈电机以不同的频率工作，使得柔性振动盘的四个角部的振动频率不同，进而能够更加有效的将位于柔性振动盘内的探针打散，便于后续进行良品探针和不良品探针的识别，而透明材质的柔性振动盘，且底部与与底座之间为镂空结构，能够使得采集的待检测探针图像背景干扰更小，提高识别的准确性；
（3）对于良品探针和不良品探针的判断，首先基于像素面积的比较，能够识别出明显的不良品探针，之后再进一步进行重合比较，筛选出良品探针和不良品探针，相对于现有的缺陷识别，无需采集大量的样本进行模型训练，算法简单易于实现，且准确性高，能够有效降低生产成本并提高生产效率；
（4）自清洁组件的设置，能够对柔性振动盘进行自动清洁，进一步提高自动化程度，提高生产效率。
附图说明
图1为本发明提供的半导体芯片测试探针分选与缺陷检测设备一种实施例的结构示意图。
图2为本发明提供的半导体芯片测试探针分选与缺陷检测设备中分料组件和柔性振动盘自清洁模组一种实施例的结构示意图。
图3为本发明提供的半导体芯片测试探针分选与缺陷检测设备对待检测探针图像进行分析识别一种实施例的流程图。
图4为本发明提供的半导体芯片测试探针分选与缺陷检测设备对待检测探针进行初步质量判断一种实施例的流程图。
图5为本发明提供的半导体芯片测试探针分选与缺陷检测设备对待检测探针进行进行二次质量判断一种实施例的流程图。
图6为本发明提供的半导体芯片测试探针分选与缺陷检测方法一种实施例的流程图。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。
参考图1，在一些实施例中，提供一种半导体芯片测试探针分选与缺陷检测设备，包括至少两个分料组件1、位置检测装置2、XY移动模组3、图像测量仪4、第一抓取机构5、第二抓取机构6以及总控模块7；图像测量仪4、第一抓取机构5和第二抓取机构6设置于XY移动模组3上；分料组件1用于将待检测探针打散，位置检测装置2对待检测探针进行位置检测，并将位置信息反馈至总控模块，总控模块7根据所述位置信息控制XY移动模组3带动图像测量仪4至相应位置采集待检测探针图像，总控模块7对待检测探针图像进行分析识别，确定良品探针和不良品探针，并根据良品探针和不良品探针的位置第一抓取机构5和第二抓取机构6交替作业分别抓取良品探针和不良品探针并进行归类。
具体地，参考图2，在一些实施例中，分料组件1包括平振料仓11、气缸、传输机构12、柔性振动盘13、底座14以及音圈电机，所述气缸与平振料仓11配合设置，平振料仓11通过传输机构12与柔性振动盘13连接，柔性振动盘13为矩形结构，音圈电机的数量为4个，设置于底座14上且分别连接于柔性振动盘13底部四个角的端部，气缸和音圈电机均与总控模块7连接，待检测探针上料后送入平振料仓11，总控模块7控制气缸带动平振料仓11平振以对所述待检测探针进行初步打散，初步打散的待检测探针经传输机构12送入柔性振动盘13，总控模块7控制4个所述音圈电机分别以不同的频率工作带动柔性振动盘13振动；
柔性振动盘13为透明材质，且柔性振动盘13与底座14之间为镂空结构。
具体地，分料组件1的数量为至少两个，可以根据实际的生产需求设置，多个分料组件1能够提高生产效率。
在一些实施例中，位置检测装置2包括CCD图像传感器。
具体地，将待检测探针上料后送入平振料仓11，总控模块7控制气缸带动平振料仓11平振以对所述待检测探针进行初步打散，初步打散的待检测探针经传输机构12送入柔性振动盘13，总控模块7控制4个所述音圈电机分别以不同的频率工作带动柔性振动盘13振动，位于柔性振动盘13四个角部的音圈电机以不同的频率工作，使得柔性振动盘的四个角部的振动频率不同，进而能够更加有效的将位于柔性振动盘内的探针打散，便于后续进行良品探针和不良品探针的识别，而透明材质的柔性振动盘，且底部与与底座14之间为镂空结构，能够使得采集的待检测探针图像背景干扰更小，提高识别的准确性。
更进一步地，位置检测装置2采集分料组件1所在区域的图像，并对采集到的图像进行分析，基于预先建立的目标检测模型识别图像中的待检测探针，从而确定待检测探针位于哪个分料组件上，并将对应的分料组件的位置信息反馈至总控模块7，总控模块7根据所述位置信息控制XY移动模组3带动图像测量仪4至相应位置采集待检测探针图像。
进一步地，参考图3，总控模块7对所述待检测探针图像进行分析识别，确定良品探针和不良品探针，包括：
S1、对所述待检测探针图像进行预处理，获得探针处理图像；
S2、对所述探针处理图像进行边缘检测，获得待检测探针的边缘像素坐标；
S3、根据样本图像以及获得的待检测探针的边缘像素坐标，对所述待检测探针进行初步质量判断，将所述待检测探针分类为不良品探针和待定探针；
S4、根据样本图像对所述待定探针进行二次质量判断，获得判断结果。
具体地，步骤S1中，对所述待检测探针图像进行预处理，获得探针处理图像，包括：
将待检测探针图像转化为灰度图像；
对灰度图像进行中值滤波，得到去噪图像；
基于最大类间方差法对去噪图像进行二值化处理，得到二值化灰度图。
进一步地，步骤S2中，对所述探针处理图像进行边缘检测，是通过sobel算子对探针处理图像进行边缘检测。
进一步地，参考图4，步骤S3中，根据样本图像以及获得的待检测探针的边缘像素坐标，对所述待检测探针进行初步质量判断，包括：
S31、根据所述待检测探针的边缘像素坐标，计算待检测探针的最大像素长度和最大像素宽度；
S32、获取所述样本图像中标准良品探针的良品像素面积、良品最大像素长度以及良品最大宽度；
S33、基于所述最大像素长度和良品最大像素长度对所述探针处理图像进行缩放，并在缩放后计算待检测探针的第一像素面积；
S34、基于所述最大像素宽度和良品最大像素宽度对所述探针处理图像进行缩放，并在缩放后计算待检测探针的第二像素面积；
S35、将所述第一像素面积和所述第二像素面积分别与所述良品像素面积进行比较，若所述第一像素面积大于所述良品像素面积，则确定对应的待检测探针为不良品探针；若所述第一像素面积小于或等于所述良品像素面积且第二像素面积大于所述良品像素面积，则确定对应的待检测探针为不良品探针；若所述第一像素面积和第二像素面积均小于或等于所述良品像素面积，则确定对应的待检测探针为待定探针。
进一步地，参考图5，步骤S4中，根据样本图像对所述待定探针进行二次质量判断，获得判断结果，包括：
S41、将所述第一像素面积和第二像素面积进行比较，确定其中较大面积对应的缩放后的探针处理图像；
S42、将较大面积对应的缩放后的探针处理图像中待定探针最大像素长度和最大像素宽度的交点与所述样本图像中良品最大像素长度和良品最大宽度的交点进行重合，基于重合点将所述较大面积对应的缩放后的探针处理图像进行旋转，使得最大像素长度和所述良品最大宽度、最大像素宽度和良品最大宽度方向一致；
S43、将旋转后的探针处理图像中的待定探针与样本图像中的标准良品探针进行重合比对，获得重叠比，将重叠比大于或等于预设重叠阈值的待定探针确定为良品探针，将重叠比小于预设重叠阈值的待定探针确定为不良品探针。
本实施例提供的设备中，对于良品探针和不良品探针的判断，首先基于像素面积的比较，能够识别出明显的不良品探针，之后再进一步进行重合比较，筛选出良品探针和不良品探针，相对于现有的缺陷识别，无需采集大量的样本进行模型训练，算法简单易于实现，且准确性高，能够有效降低生产成本并提高生产效率。
进一步地，总控模块7确定所述待检测探针图像中的不良品探针和良品探针之后，获取所述不良品探针和良品探针几何中心处的位置像素坐标，将所述位置像素坐标转换为机器人坐标，根据所述机器人坐标控制所述第一抓取机构5和第二抓取机构6交替作业分别抓取良品探针和不良品探针并进行归类。
由于对良品探针和不良品探针的定位为像素坐标系，与机器人坐标系不一致，因此还需进行坐标系的转换，总控模块才能够对第一抓取机构5和第二抓取机构6进行控制抓取相应的良品探针和不良品探针。
本实施例中的坐标系变换过程涉及五个坐标系的转换，分别为像素坐标系、图像坐标系、相机坐标系、世界坐标系及机器人坐标系。
设像素坐标系中一点 P(u,v)，对应机器人坐标系下的点为 P(x,y,z)，其变换经如下步骤完成：
从像素坐标点 P(u,v)经平移和缩放变换到图像坐标点 P(x1,y1)，变换关系如下所示：
；（1）
从图像坐标点 P(x1,y1)经投影和透视变换到相机坐标系点P(x2,y2,z2)，变换关系如下所示：
；（2）
从相机坐标点 P(x2,y2,z2)经平移和旋转变换到世界坐标点 P(x3,y3,z3)，变换关系如下所示：
；（3）
综上，得出像素坐标点到世界坐标点的对应关系如下公式：
；（4）
其中，M1、M2 分别为相机的内参和外参矩阵，由相机标定获得，标定方法选用棋盘标定法，dx，dy 分别为 x 和 y 方向上像元的尺寸、f 为相机焦距、R 为相机旋转矩阵、t为平移向量，点(u0,v0)为成像平面的主点，即相机光轴与成像面的交点，也是图像坐标系的原点。
从世界坐标点 P(x3,y3,z3)经平移转换到机器人坐标点 P(x,y,z)，变换关系如下：
；（5）
由于世界坐标系与机器人坐标系在三个方向分别平行，即不存在旋转关系，所以它们之间可通过平移进行转换。上式中，(x0,y0,z0)是世界坐标原点与机器人坐标原点分别在三个方向上的偏移值，把机器人末端移动到世界坐标系的原点位置，记录此时机械臂的坐标即为两者之间的偏移量，综上，便可得到像素坐标到机器人坐标的映射关系如下所示：
；（6）
其中，由于实际中世界坐标系与机器人坐标系的 x 轴正方向相反，因此，实际计算时，需将计算出的世界坐标的 x 值取负。
进一步地，参考图2，本实施例提供的设备还包括柔性振动盘自清洁模组，柔性振动盘自清洁模组包括移动伺服模组81、支撑架82、清洁滚轮83、弹性支架84、连接件85以及下压气缸86；移动伺服模组81设置于底座14上，支撑架82设置于移动伺服模组81上，清洁滚轮83通过弹性支架84与连接件85连接，连接件85与支撑架82连接，下压气缸86与连接件85配合设置，用于带动清洁滚轮83向下运动到达柔性振动盘13，移动伺服模组81带动支撑架82做往复运动使得清洁滚轮83在柔性振动盘13上滚动。
需要对柔性振动盘13清洁时，总控模块7控制下压气缸86向下运动到达柔性振动盘13，并控制移动伺服模组81带动支撑架82做往复运动使得清洁滚轮83在柔性振动盘13上滚动，进而对柔性振动盘进行清洁，清洁完毕之后控制下压气缸抬起清洁滚轮。
在一些实施例中，所述设备还包括良品收集盒以及不良品收集盒，第一抓取机构5和第二抓取机构6交替作业分别抓取良品探针和不良品探针并分别投入所述良品收集盒以及不良品收集盒。
上述实施例提供的半导体芯片测试探针分选与缺陷检测设备，至少包括如下有益效果：
（1）能够对半导体芯片测试探针进行良品和不良品的检测和分选，自动化程度高，能够提高生产效率；
（2）分料组件中柔性振动盘四个角部的音圈电机以不同的频率工作，使得柔性振动盘的四个角部的振动频率不同，进而能够更加有效的将位于柔性振动盘内的探针打散，便于后续进行良品探针和不良品探针的识别，而透明材质的柔性振动盘，且底部与与底座之间为镂空结构，能够使得采集的待检测探针图像背景干扰更小，提高识别的准确性；
（3）对于良品探针和不良品探针的判断，首先基于像素面积的比较，能够识别出明显的不良品探针，之后再进一步进行重合比较，筛选出良品探针和不良品探针，相对于现有的缺陷识别，无需采集大量的样本进行模型训练，算法简单易于实现，且准确性高，能够有效降低生产成本并提高生产效率；
（4）自清洁组件的设置，能够对柔性振动盘进行自动清洁，进一步提高自动化程度，提高生产效率。
参考图6，在一些实施例中，还提供一种半导体芯片测试探针分选与缺陷检测方法，应用于上述的设备，所述方法包括：
步骤A、上料后，通过所述分料组件将待检测探针打散；
步骤B、通过所述位置检测装置对待检测探针进行位置检测，并将位置信息反馈至所述总控模块；
步骤C、所述总控模块根据所述位置信息控制所述XY移动模组带动图像测量仪至相应位置采集待检测探针图像，所述总控模块对所述待检测探针图像进行分析识别，确定良品探针和不良品探针，并根据良品探针和不良品探针的位置控制所述第一抓取机构和第二抓取机构交替作业分别抓取良品探针和不良品探针并进行归类。
具体地，步骤A中，通过所述分料组件将待检测探针打散，包括：
将待检测探针上料后送入平振料仓，总控模块控制气缸带动平振料仓平振以对所述待检测探针进行初步打散，初步打散的待检测探针经传输机构送入柔性振动盘，总控模块控制4个所述音圈电机分别以不同的频率工作带动柔性振动盘振动，位于柔性振动盘四个角部的音圈电机以不同的频率工作。
步骤B中，位置检测装置采集分料组件所在区域的图像，并对采集到的图像进行分析，基于预先建立的目标检测模型识别图像中的待检测探针，从而确定待检测探针位于哪个分料组件上，并将对应的分料组件的位置信息反馈至总控模块，总控模块根据所述位置信息控制XY移动模组带动图像测量仪至相应位置采集待检测探针图像。
步骤C中，所述总控模块对所述待检测探针图像进行分析识别，确定良品探针和不良品探针，包括：
对所述待检测探针图像进行预处理，获得探针处理图像；
对所述探针处理图像进行边缘检测，获得待检测探针的边缘像素坐标；
根据样本图像以及获得的待检测探针的边缘像素坐标，对所述待检测探针进行初步质量判断，将所述待检测探针分类为不良品探针和待定探针；
根据样本图像对所述待定探针进行二次质量判断，获得判断结果。
其中，根据样本图像以及获得的待检测探针的边缘像素坐标，对所述待检测探针进行初步质量判断，包括：
根据所述待检测探针的边缘像素坐标，计算待检测探针的最大像素长度和最大像素宽度；
获取所述样本图像中标准良品探针的良品像素面积、良品最大像素长度以及良品最大宽度；
基于所述最大像素长度和良品最大像素长度对所述探针处理图像进行缩放，并在缩放后计算待检测探针的第一像素面积；
基于所述最大像素宽度和良品最大像素宽度对所述探针处理图像进行缩放，并在缩放后计算待检测探针的第二像素面积；
将所述第一像素面积和所述第二像素面积分别与所述良品像素面积进行比较，若所述第一像素面积大于所述良品像素面积，则确定对应的待检测探针为不良品探针；若所述第一像素面积小于或等于所述良品像素面积且第二像素面积大于所述良品像素面积，则确定对应的待检测探针为不良品探针；若所述第一像素面积和第二像素面积均小于或等于所述良品像素面积，则确定对应的待检测探针为待定探针。
进一步地，根据样本图像对所述待定探针进行二次质量判断，获得判断结果，包括：
将所述第一像素面积和第二像素面积进行比较，确定其中较大面积对应的缩放后的探针处理图像；
将较大面积对应的缩放后的探针处理图像中待定探针最大像素长度和最大像素宽度的交点与所述样本图像中良品最大像素长度和良品最大宽度的交点进行重合，基于重合点将所述较大面积对应的缩放后的探针处理图像进行旋转，使得最大像素长度和所述良品最大宽度、最大像素宽度和良品最大宽度方向一致；
将旋转后的探针处理图像中的待定探针与样本图像中的标准良品探针进行重合比对，获得重叠比，将重叠比大于或等于预设重叠阈值的待定探针确定为良品探针，将重叠比小于预设重叠阈值的待定探针确定为不良品探针。
在一些实施例中，所述总控模块确定所述待检测探针图像中的不良品探针和良品探针之后，获取所述不良品探针和良品探针几何中心处的位置像素坐标，将所述位置像素坐标转换为机器人坐标，根据所述机器人坐标控制所述第一抓取机构和第二抓取机构交替作业分别抓取良品探针和不良品探针并进行归类。
上述实施例提供的半导体芯片测试探针分选与缺陷检测方法，至少包括如下有益效果：
（1）能够对半导体芯片测试探针进行良品和不良品的检测和分选，自动化程度高，能够提高生产效率；
（2）分料组件中柔性振动盘四个角部的音圈电机以不同的频率工作，使得柔性振动盘的四个角部的振动频率不同，进而能够更加有效的将位于柔性振动盘内的探针打散，便于后续进行良品探针和不良品探针的识别，而透明材质的柔性振动盘，且底部与与底座之间为镂空结构，能够使得采集的待检测探针图像背景干扰更小，提高识别的准确性；
（3）对于良品探针和不良品探针的判断，首先基于像素面积的比较，能够识别出明显的不良品探针，之后再进一步进行重合比较，筛选出良品探针和不良品探针，相对于现有的缺陷识别，无需采集大量的样本进行模型训练，算法简单易于实现，且准确性高，能够有效降低生产成本并提高生产效率。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种半导体芯片测试探针分选与缺陷检测设备，其特征在于，包括至少两个分料组件、位置检测装置、XY移动模组、图像测量仪、第一抓取机构、第二抓取机构以及总控模块，所述图像测量仪、第一抓取机构和第二抓取机构设置于所述XY移动模组上；所述分料组件用于将待检测探针打散，所述位置检测装置对待检测探针进行位置检测，并将位置信息反馈至所述总控模块，所述总控模块根据所述位置信息控制所述XY移动模组带动图像测量仪至相应位置采集待检测探针图像，所述总控模块对所述待检测探针图像进行分析识别，确定良品探针和不良品探针，并根据良品探针和不良品探针的位置控制所述第一抓取机构和第二抓取机构交替作业分别抓取良品探针和不良品探针并进行归类；
所述分料组件包括平振料仓、气缸、传输机构、柔性振动盘、底座以及音圈电机，所述气缸与所述平振料仓配合设置，所述平振料仓通过所述传输机构与所述柔性振动盘连接，所述柔性振动盘为矩形结构，所述音圈电机设置于所述底座上且分别连接于所述柔性振动盘底部的端部，所述气缸和所述音圈电机均与所述总控模块连接，待检测探针上料后送入所述平振料仓，所述总控模块控制所述气缸带动所述平振料仓平振以对所述待检测探针进行初步打散，初步打散的待检测探针经所述传输机构送入所述柔性振动盘，所述总控模块控制所述音圈电机分别以不同的频率工作带动所述柔性振动盘振动；
所述柔性振动盘与所述底座之间为镂空结构；
所述总控模块对所述待检测探针图像进行分析识别，确定良品探针和不良品探针，包括：
对所述待检测探针图像进行预处理，获得探针处理图像；
对所述探针处理图像进行边缘检测，获得待检测探针的边缘像素坐标；
根据样本图像以及获得的待检测探针的边缘像素坐标，对所述待检测探针进行初步质量判断，将所述待检测探针分类为不良品探针和待定探针；
根据样本图像对所述待定探针进行二次质量判断，获得判断结果；
根据样本图像以及获得的待检测探针的边缘像素坐标，对所述待检测探针进行初步质量判断，包括：
根据所述待检测探针的边缘像素坐标，计算待检测探针的最大像素长度和最大像素宽度；
获取所述样本图像中标准良品探针的良品像素面积、良品最大像素长度以及良品最大宽度；
基于所述最大像素长度和良品最大像素长度对所述探针处理图像进行缩放，并在缩放后计算待检测探针的第一像素面积；
基于所述最大像素宽度和良品最大像素宽度对所述探针处理图像进行缩放，并在缩放后计算待检测探针的第二像素面积；
将所述第一像素面积和所述第二像素面积分别与所述良品像素面积进行比较，若所述第一像素面积大于所述良品像素面积，则确定对应的待检测探针为不良品探针；若所述第一像素面积小于或等于所述良品像素面积且第二像素面积大于所述良品像素面积，则确定对应的待检测探针为不良品探针；若所述第一像素面积和第二像素面积均小于或等于所述良品像素面积，则确定对应的待检测探针为待定探针；
根据样本图像对所述待定探针进行二次质量判断，获得判断结果，包括：
将所述第一像素面积和第二像素面积进行比较，确定其中较大面积对应的缩放后的探针处理图像；
将较大面积对应的缩放后的探针处理图像中待定探针最大像素长度和最大像素宽度的交点与所述样本图像中良品最大像素长度和良品最大宽度的交点进行重合，基于重合点将所述较大面积对应的缩放后的探针处理图像进行旋转，使得最大像素长度和所述良品最大宽度、最大像素宽度和良品最大宽度方向一致；
将旋转后的探针处理图像中的待定探针与样本图像中的标准良品探针进行重合比对，获得重叠比，将重叠比大于或等于预设重叠阈值的待定探针确定为良品探针，将重叠比小于预设重叠阈值的待定探针确定为不良品探针。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述位置检测装置包括CCD图像传感器。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述总控模块确定所述待检测探针图像中的不良品探针和良品探针之后，获取所述不良品探针和良品探针几何中心处的位置像素坐标，将所述位置像素坐标转换为机器人坐标，根据所述机器人坐标控制所述第一抓取机构和第二抓取机构交替作业分别抓取良品探针和不良品探针并进行归类。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括柔性振动盘自清洁模组，所述柔性振动盘自清洁模组包括移动伺服模组、支撑架、清洁滚轮、弹性支架、连接件以及下压气缸；所述移动伺服模组设置于所述底座上，所述支撑架设置于所述移动伺服模组上，所述清洁滚轮通过所述弹性支架与所述连接件连接，所述连接件与所述支撑架连接，所述下压气缸与所述连接件配合设置，用于带动所述清洁滚轮向下运动到达所述柔性振动盘，所述移动伺服模组带动所述支撑架做往复运动使得所述清洁滚轮在所述柔性振动盘上滚动。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括良品收集盒以及不良品收集盒，所述第一抓取机构和第二抓取机构交替作业分别抓取良品探针和不良品探针并分别投入所述良品收集盒以及不良品收集盒。
6.一种半导体芯片测试探针分选与缺陷检测方法，其特征在于，应用于如权利要求1-5任一所述的设备，所述方法包括：
上料后，通过所述分料组件将待检测探针打散；
通过所述位置检测装置对待检测探针进行位置检测，并将位置信息反馈至所述总控模块；
所述总控模块根据所述位置信息控制所述XY移动模组带动图像测量仪至相应位置采集待检测探针图像，所述总控模块对所述待检测探针图像进行分析识别，确定良品探针和不良品探针，并根据良品探针和不良品探针的位置控制所述第一抓取机构和第二抓取机构交替作业分别抓取良品探针和不良品探针并进行归类。
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