CN201681051U - 集成电路芯片封装成型质量视觉检测系统 - Google Patents

Abstract

一种集成电路芯片封装成型质量视觉检测系统，其特征在于：主要由光源、背光板、光学镜头、CCD图像传感器、图像采集卡、PC机组成，其中，光源位于背光板后方或端部，光学镜头位于背光板前方，被测芯片的定位面位于背光板与光学镜头之间，CCD图像传感器位于光学镜头对应被测芯片定位面的聚焦位置上，以此构成一种背光取像结构；CCD图像传感器的输出端与图像采集卡的输入端相连，图像采集卡的输出端与PC机的输入端相连。该系统可以检测集成电路芯片封装成型后的料片方向、芯片脚数、脚间距、脚弯、脚伤、脚断以及堤坝未切等质量指标，大大提高了检测效率。

Description

集成电路芯片封装成型质量视觉检测系统

技术领域

本实用新型涉及工业化生产中产品质量的视觉检测系统，特别涉及集成电路芯片封装成型质量的视觉检测系统。该系统可以检测集成电路芯片封装成型后的料片方向、芯片脚数、脚间距、脚弯、脚伤、脚断以及堤坝(dam bar，也叫中筋连杆)未切等质量指标。

背景技术

微电子技术的突飞猛进，使得各种半导体芯片的集成度越来越高，同时芯片的体积趋向于小型化及微型化，这些都对芯片的检测提出了较高的要求。而现场的工业化大批量生产更使得传统的人工肉眼检测难以满足实际需求。机器视觉系统所具有的非接触性、连续性、经济性、灵活性等优点，使人们有了更好的选择，人工检测正逐渐被机器视觉检测所替代。

在半导体制造技术中，封装成型是半导体集成电路芯片生产的最后一道工序。在此工序中，很容易出现将不同型号的产品混合，料片装反，甚至于装入瑕疵的料片等问题，因此对这道工序后的质量检测更为重要。使用人工检测效率很低，不能满足产能需要，且稳定性不高。而采用智能相机，仅能检测芯片脚数、料片方向等指标，不能检测料片的缺陷。将机器视觉应用于集成电路芯片封装成型质量检测，主要是通过对实时抓取的图像采用模式匹配进行定位，分析处理图像并得到图像的各种参数，与预先设好的检测标准进行比较计算，进而判断图像合格与否。

发明内容

本实用新型提供一种集成电路芯片封装成型质量视觉检测系统，旨在将机器视觉应用于集成电路芯片封装成型质量检测，提高检测效率，适应工业化大批量生产需要。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种集成电路芯片封装成型质量视觉检测系统，主要由光源、背光板、光学镜头、CCD图像传感器、图像采集卡、PC机组成，其中，光源位于背光板后方或端部，光学镜头位于背光板前方，被测芯片的定位面位于背光板与光学镜头之间，CCD图像传感器位于光学镜头对应被测芯片定位面的聚焦位置上，以此构成一种背光取像结构；CCD图像传感器的输出端与图像采集卡的输入端相连，图像采集卡的输出端与PC机的输入端相连。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，所述“CCD图像传感器”是一种半导体器件，能够把光学影像转化为数字信号。CCD图像传感器的作用就像胶片一样，但它是把图像像素转换成数字信号，比如数码相机中使用的就是CCD图像传感器。

2、上述方案中，所述“背光取像结构”是指能够获得背光图像拍摄系统，即逆光图像拍摄系统，与正光图像拍摄系统的光照方向相反。本方案采用这种取像结构更有利用于对抓取的图象进行处理和判断。

3、上述方案中，为了对检测的结果进行相应处理，本视觉检测系统还可以配设I/O卡和可编程控制器(PLC)，可编程控制器经I/O卡与PC机双向连接。

本实用新型工作原理是：通过一个背光取像结构对被测芯片实时抓取背光图像，并将该图像像素通过CCD图像传感器转换成数字信号后，经图像采集卡送入PC机采用模式匹配进行定位，分析处理图像并得到图像的各种参数，与预先设好的检测标准进行比较计算，进而判断图像合格与否。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

1、本实用新型视觉检测系统能够自动完成整个检测过程，并且使检测过的产品数据记录库中，精确的检测能力解放了人工检测，使得检测流程更加流畅，极大地减少了人为的误判，生产效率显着提高。

2、本实用新型通过I/O卡控制取像，由CCD获取图像，通过对芯片的识别来检测料片方向、芯片脚数、脚间距以及脚弯、脚伤、脚断和堤坝(dam bar，也叫中筋连杆)未切等指标。同时，通过I/O卡将结果传输给PLC。脚弯能够检查到0.5像素，脚缺陷及堤坝(dam bar，也叫中筋连杆)能够检察到1像素，检测时间约为200ms。

3、本实用新型具有人机接口简洁友好，使用方便等特点。完全满足了检测的需要，增强了系统的检测能力。

附图说明

附图1为本实用新型硬件系统原理图；

附图2为本实用新型软件系统原理图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例：一种集成电路芯片封装成型质量视觉检测系统

如附图1所示，该系统由光源、背光板、光学镜头、CCD图像传感器、图像采集卡、PC机、I/O卡和可编程控制器(PLC)组成。其中，光源位于背光板后方或端部，光学镜头位于背光板前方，被测芯片的定位面位于背光板与光学镜头之间，CCD图像传感器位于光学镜头对应被测芯片定位面的聚焦位置上，以此构成一种背光取像结构。CCD图像传感器的输出端与图像采集卡的输入端相连，图像采集卡的输出端与PC机的输入端相连。可编程控制器(PLC)经I/O卡与PC机双向连接。

本实施例通过I/O卡控制取像，由CCD获取图像，通过对芯片图像的识别来检测相应指标。同时，通过I/O卡将结果传输给可编程控制器(PLC)。当料架上的料片到位时，由可编程控制器(PLC)通过I/O卡通知PC机对料片进行拍照，然后由视觉系统对采集的图像进行匹配，检测相关指标，然后通过I/O卡输出检测结果给可编程控制器(PLC)，可编程控制器(PLC)再对料片进行处理。本检测系统能够同时检测料片方向、芯片脚数、脚间距，以及脚弯、脚伤、脚断和堤坝(dam bar，也叫中筋连杆)未切等指标。脚弯能够检查到0.5像素，脚缺陷及堤坝(dam bar，也叫中筋连杆)能够检察到1像素，检测时间约为200ms。

本系统基于PC机+运动控制系统+数据采集卡的控制策略，主要由照明系统、图像采集卡、运动控制系统以及图像处理系统组成。数据采集卡负责采集光电传感器信号和接受交流伺服驱动器的反馈信号；运动控制系统由可编程控制器(PLC)、电机和执行机构组成，主要负责电机的控制和次品挑选的动作，包括电机的连续运行和步进运行方式选择、运行速度、加速度、运行时间等设置。PC机负责分析、处理、识别从CCD图像传感器采集过来的被检测物品的图像，并处理各硬件部件分工合作和协调控制。由图像采集卡获取图像，把采集到的图像传送给PC机，在PC机上进行图像处理，完成缺陷检测任务，检测结果在监视器上显示，并送给报警单元及可编程控制器(PLC)执行相应动作。

为了更好地开发和维护，使检测项目和检测内容灵活方便，且方便进一步的完善和扩展，本系统软件采用模块化设计，各个相对独立的模块完成不同的功能，整个软件系统包括七个模块，如图2所示。

1.制程管理

针对不同的材料，可增加、删除制程，并通过SECS通讯，能够响应上层MES或CIMS中下达的生产命令，自动调取相应的制程。

2.参数设置

包括检测参数设置和系统参数设置，检测参数设置主要对系统正确工作所必须的参数进行设置，包括芯片尺寸及引脚公差的设定、相机的标定、扫描线设定、缺陷检测灰度设定等。系统参数设置包括检测结果设置、Trig信号处理设置等。

3.图像处理

包括对采集卡和相机的参数初始化和信号同步，可以实现相机连续采集、单步采集和随机触发采集。单步采集对应在现场对任一芯片进行图像抓取、处理从而获得参数；连续采集是使系统按一定的频率进行采集图像；随机触发采集对应于现场的实时检测，当传感器检测到有芯片时，发出触发电平信号控制相机对芯片拍照。此外，还可以在无硬件连接的情况下脱机虚拟运行，从磁盘或其它存储器中调入图像，进行参数设定或模拟现场运行。

4.模板学习

包括模板芯片的学习、检测区域学习、模板芯片学习参数的设置、模板芯片引脚个数检测及尺寸的学习。通过对模板芯片的学习，将引脚个数、ROI区域等参数保存在制程中，并且通过对芯片尺寸的学习，将得到的像素尺寸转换为实际尺寸，完成标定。

5.检测

为了获取待检测芯片在图像中的位置，必须在检测区域中搜索到这些芯片相应的ROI区域，通过分析ROI区域，提取芯片的边缘轮廓，并结合设定的公差值检测引脚存在的个类缺陷，包括脚断、脚伤、堤坝(dam bar，也叫中筋连杆)未切、尺寸错误等等，对检测结果进行实时统计，显示检测异常并对这些异常进行处理。

6.数据管理

为了保证检测的可靠和精度，本系统开发为多用户系统，不同的用户对应不同的操作等级，所具备的操作权限也各不相同，可分为操作工、技术员和工程师三个级别，工程师用户具备系统操作的最高权限，能操作系统的所有功能，如系统参数设置、检测芯片的模板设置以及检测公差的设定等；技术员用户能够学习模板；而操作工用户只能调用由上层用户预先设定好的参数和环境变量，完成芯片的检测。除此之外，本模块还记录管理检测过程中的数据信息，如操作时间、操作人员、操作批次、检测结果等信息，并根据这些信息计算UPH、MTBA、MTBF等。

7.通讯

包括I/O通讯和SECS通讯(软件通讯)两部份，I/O通讯主要负责与PLC之间进行动作的交流。当料片到位后，PLC通过I/O卡向PC机发出Trig信号；检测完成后，PC机向PLC发出检测结果，由PLC处理相关动作。SECS通讯主要负责与上层系统的联系，包括响应上层系统下达的批号，自动调用相应的制程；将检测结果发给上层系统等功能。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种集成电路芯片封装成型质量视觉检测系统，其特征在于：主要由光源、背光板、光学镜头、CCD图像传感器、图像采集卡、PC机组成，其中，光源位于背光板后方或端部，光学镜头位于背光板前方，被测芯片的定位面位于背光板与光学镜头之间，CCD图像传感器位于光学镜头对应被测芯片定位面的聚焦位置上，以此构成一种背光取像结构；CCD图像传感器的输出端与图像采集卡的输入端相连，图像采集卡的输出端与PC机的输入端相连。

2.根据权利要求1所述的视觉检测系统，其特征在于：包括I/O卡以及可编程控制器，可编程控制器经I/O卡与PC机双向连接。

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