專利名稱：集成電路封裝片三維引腳外觀檢測(cè)單元及其檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路封裝片的外觀檢測(cè)器件和檢測(cè)方法，特別是指三維引腳外觀的檢測(cè)單元及其檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
集成電路封裝片的外觀檢測(cè)是保證集成電路封裝片能夠正確安裝到集成電路線路板的重要工序。常用的集成電路封裝片的外觀檢測(cè)基本靠目測(cè)，手工分檢，檢測(cè)效率較低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，檢測(cè)缺陷有疏漏，可靠性不高。申請(qǐng)?zhí)枮?3267088. 5的授權(quán)專利的說明書公開的集成電路外觀光學(xué)檢測(cè)裝置中，光的傳輸利用了平面鏡的反射，視場(chǎng)的亮度衰減大和器件輪廓的清晰度不高，且該方法沒有配套的圖像處理軟件，自動(dòng)化程度低。申請(qǐng)專利號(hào)為200810073987. 4的說明書中公開了一種IC芯片引腳共面性檢測(cè)，其檢測(cè)的指標(biāo)單一，屬于兩維的檢測(cè)，功能不全。申請(qǐng)專利號(hào)為200910039848. 4的說明書公開的一種芯片外觀缺陷自動(dòng)檢測(cè)裝置缺少清晰的實(shí)物結(jié)構(gòu)圖形和芯片外觀缺陷圖形，公開不充分，本領(lǐng)域技術(shù)人員不經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)，不能實(shí)施其實(shí)施例的內(nèi)容，缺少專利應(yīng)有的實(shí)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明克服現(xiàn)有封裝片分選機(jī)器效率低、功能單一、實(shí)用性不夠的缺陷，提供一種對(duì)三維引腳外觀多種缺陷都能檢測(cè)的集成電路封裝片三維引腳外觀檢測(cè)單兀。技術(shù)方案本發(fā)明具有視覺系統(tǒng)，視覺系統(tǒng)包含攝像機(jī)、照明系統(tǒng)、光路系統(tǒng)。視覺系統(tǒng)還包含視覺處理軟件模塊，視覺處理軟件模塊具有目標(biāo)圖像的采集與顯示、與模板圖像的比對(duì)識(shí)別、弓丨腳項(xiàng)目的檢測(cè)、檢測(cè)結(jié)果的輸出與存儲(chǔ)的功能；所述的攝像機(jī)采用面陣CCD攝像機(jī)，照明系統(tǒng)采用LED燈光組，光路系統(tǒng)含有棱鏡組；所述的LED燈光組的光源，經(jīng)過漫反射板的漫反射以及經(jīng)過棱鏡組的反射，產(chǎn)生垂直照射光線和小于45°的低角度環(huán)形照射光線，兩種光線照射到集成電路封裝片，環(huán)形照射光線反應(yīng)器件周邊引腳的輪廓特征，垂直照射光線反應(yīng)器件底部的輪廓特征，被攝像機(jī)捕捉采集，形成目標(biāo)圖像。本發(fā)明中，由于在滿阱容量和噪聲抑制上的優(yōu)勢(shì)，攝像機(jī)采用的傳感器可以選擇為CCD傳感器；鑒于立體成像時(shí)需要在靜態(tài)下對(duì)整個(gè)器件采集圖像，攝像機(jī)選用面陣CCD ； 為了提高系統(tǒng)精度，盡量選擇高分辨率和大像素尺寸的CCD ；最大幀率衡量了相機(jī)采集和傳輸數(shù)據(jù)的速度，也應(yīng)選取較大的。所述的視覺處理軟件模塊中的軟件，從邏輯上分為五層，分別是交互層、應(yīng)用層、 接口層、核心層和系統(tǒng)層。每上一層都要用到下一層定義的功能。本發(fā)明的另一目的克服現(xiàn)有芯片分選方法效率低、分選缺陷種類少、實(shí)用性不夠的缺陷，提供一種對(duì)三維引腳外觀多種缺陷都能檢測(cè)的集成電路封裝片三維引腳外觀檢測(cè)單元的檢測(cè)方法。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的另一目的，其技術(shù)方案為包括如下過程①通過LED燈光組的光源照明，由漫反射板漫漫反射和棱鏡組反射集成電路封裝片的側(cè)面和底面的光線；漫反射板反射光照射到集成電路封裝片器件上時(shí)形成色差；②采用面陣CCD攝像機(jī)，捕捉采集集成電路封裝片三維引腳的側(cè)面和底面的圖像形成目標(biāo)圖像；③再通過視覺處理軟件模塊，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)圖像采集與顯示、與模板圖像比對(duì)識(shí)別、引腳項(xiàng)目檢測(cè)、檢測(cè)結(jié)果輸出與存儲(chǔ)。本發(fā)明的檢測(cè)方法中，還可以采用背光側(cè)影技術(shù)，即攝像機(jī)在集成電路封裝片的下方，通過漫反射板反射燈光，使得光線照射到器件上時(shí)形成色差，再由攝像機(jī)捕捉棱鏡組反射的集成電路封裝片引腳的側(cè)面和底面的圖像。所述的圖像處理與檢測(cè)內(nèi)容包括①模板興趣域的選取與模板圖像的制作；②邊緣檢測(cè)；③輪廓提取及表示；④輪廓統(tǒng)計(jì)信息的計(jì)算與匹配；⑤引腳檢測(cè)項(xiàng)目的落實(shí)。所述的引腳檢測(cè)的步驟包括①對(duì)目標(biāo)圖像進(jìn)行邊緣提取；②在邊緣提取的基礎(chǔ)上進(jìn)行輪廓跟蹤和提?。虎鄄捎幂喞慕y(tǒng)計(jì)信息對(duì)其進(jìn)行描述；④通過比對(duì)識(shí)別確定引腳的數(shù)量信息和位置信息；⑤根據(jù)數(shù)量信息判斷有無斷腳，根據(jù)位置信息判定各個(gè)引腳的寬度、高度和間距有無缺陷。所檢測(cè)的引腳項(xiàng)目的外形缺陷包括邊角損傷、表面污染、邊角缺失、邊角材料多余、裂紋、側(cè)面外形缺陷、引腳損傷、引腳毛刺、引腳互連、側(cè)面引腳互連、側(cè)面引腳材料多余、側(cè)面引腳損傷，等等。所述的視覺處理軟件模塊將目標(biāo)圖像去噪、去模糊、邊緣檢測(cè)、灰度匹配、特征匹配，其中的步驟包括①采用光流約束方程建立基于運(yùn)動(dòng)視覺的視覺定位模型，應(yīng)用曲線擬合方法建立基于特征點(diǎn)與模板匹配的視覺定位模型，采用圖像金字塔分解法及改進(jìn)HausdofT算法實(shí)現(xiàn)圖像匹配；②針對(duì)成像和圖像傳輸過程中存在的混合噪聲干擾，采用基于自適應(yīng)開關(guān)中值濾波和自適應(yīng)模糊加權(quán)平均值濾波相結(jié)合的混合濾波算法實(shí)現(xiàn)模糊目標(biāo)圖像中混合噪聲的去噪處理；③針對(duì)目標(biāo)圖像存在的旋轉(zhuǎn)、平移、尺度變化和信息缺失問題，采用圖像金字塔分解法、自適應(yīng)遺傳算法及各向異性正則化算法相結(jié)合的方法來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)圖像的恢復(fù)。有益效果本發(fā)明的集成電路封裝片外觀檢測(cè)單元及檢測(cè)方法可以檢測(cè)引腳底面和側(cè)面的三維缺陷，檢測(cè)缺陷類型多樣，檢測(cè)精度高，效率高，且根據(jù)引腳缺陷類型的變異， 軟件功能可做相應(yīng)的升級(jí)和功能擴(kuò)展，滿足大規(guī)模的集成電路封裝片外觀檢測(cè)需要。


圖1是本發(fā)明的一個(gè)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的一個(gè)檢測(cè)流程框圖；圖3是本發(fā)明的引腳外觀缺陷模板圖像圖例。
圖中1、待檢料盤；2、檢測(cè)平臺(tái)；3、平板玻璃；4、攝像機(jī)；5、視覺處理軟件模塊； 6、已檢料盤；7、垂直照射光線；8、漫反射板；9、吸頭；10、集成電路封裝片；11、棱鏡組；12、 燈光組；13、環(huán)形照射光線。
具體實(shí)施例方式選用合適規(guī)格的下列零部件具有面陣CXD攝像機(jī)鏡頭的攝像機(jī)4、具有棱鏡組11 的光路系統(tǒng)、具有燈光組12的照明系統(tǒng)、漫反射板8、吸頭9、待檢料盤1、已檢料盤6、具有視覺處理軟件的視覺處理軟件模塊5 ；以及準(zhǔn)備具有能透過光線平板玻璃3的檢測(cè)平臺(tái)2。 將各個(gè)零部件按如圖1所示裝配起來，形成外觀檢測(cè)單元。采用如圖2所示的檢測(cè)流程用吸頭9從待檢料盤1中取出集成電路封裝片10，打開燈光組12，經(jīng)過漫反射板 8的漫反射以及經(jīng)過棱鏡組的反射，產(chǎn)生垂直照射光線7和環(huán)形照射光線13，兩種光線照射到集成電路封裝片10，形成色差，再由棱鏡組11的反射的集成電路封裝片10的側(cè)面和底面的光線，被面陣CCD攝像機(jī)4的鏡頭捕捉。采集圖像而成集成電路封裝片10的側(cè)面和底面的目標(biāo)圖像，該目標(biāo)圖像傳送到視覺處理軟件模塊5，與視覺處理軟件模塊5中的模板圖像進(jìn)行比對(duì)識(shí)別，對(duì)集成電路封裝片10的引腳數(shù)目、尺寸等項(xiàng)目檢測(cè)，得到合格件和不合格件，將檢測(cè)結(jié)果輸出與存儲(chǔ)，如項(xiàng)目檢測(cè)完成(分別見實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3)，檢測(cè)過程結(jié)束，送到已檢料盤6中；如檢測(cè)項(xiàng)目未完成，或該料片還有其他未檢項(xiàng)目，再從采集圖像的步驟開始重復(fù)進(jìn)行。實(shí)施例1，如上述過程中，目標(biāo)圖像有如圖3中的邊角損傷，與模板圖像的邊角損傷圖像比對(duì)識(shí)別，判斷為邊角損傷的缺陷，將該集成電路封裝片10具有的邊角損傷的不合格的檢測(cè)結(jié)果輸出與存儲(chǔ)。實(shí)施例2，如上述過程中，目標(biāo)圖像有如圖3中的裂紋，與模板圖像比對(duì)識(shí)別，判斷為有裂紋的缺陷，將該集成電路封裝片10為有裂紋的不合格件的檢測(cè)結(jié)果輸出與存儲(chǔ)。實(shí)施例3，如上述過程中，目標(biāo)圖像有如圖3中的引腳互連，與模板圖像比對(duì)識(shí)別， 判斷為引腳互連的缺陷，將該集成電路封裝片10為有引腳互連的不合格的檢測(cè)結(jié)果輸出與存儲(chǔ)。
權(quán)利要求
1.一種集成電路封裝片三維引腳外觀檢測(cè)單元，包含視覺系統(tǒng)，視覺系統(tǒng)包含攝像機(jī) G)、照明系統(tǒng)、光路系統(tǒng)，其特征在于視覺系統(tǒng)還包含視覺處理軟件模塊(5)，視覺處理軟件模塊(5)具有目標(biāo)圖像的采集與顯示、與模板圖像的比對(duì)識(shí)別、引腳項(xiàng)目檢測(cè)、檢測(cè)結(jié)果輸出與存儲(chǔ)的功能；所述的攝像機(jī)(4)采用面陣CCD攝像機(jī)，照明系統(tǒng)采用LED燈光組(12)，光路系統(tǒng)含有棱鏡組(11)；所述的LED燈光組(1 的光源，經(jīng)過漫反射板( 的漫反射以及經(jīng)過棱鏡組 (11)的反射，產(chǎn)生垂直照射光線(7)和小于45°的低角度環(huán)形照射光線(13)，兩種光線照射到集成電路封裝片(10)，環(huán)形照射光線(13)反應(yīng)器件周邊引腳的輪廓特征，垂直照射光線(7)反應(yīng)器件底部的輪廓特征，被攝像機(jī)(4)捕捉采集，形成目標(biāo)圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路封裝片三維引腳外觀檢測(cè)單元，其特征在于所述的攝像機(jī)(4)采用的傳感器為CCD傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路封裝片三維引腳外觀檢測(cè)單元，其特征在于所述的視覺處理軟件模塊(5)中的軟件從邏輯上分為五層，分別是交互層、應(yīng)用層、接口層、核心層和系統(tǒng)層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集成電路封裝片三維引腳外觀檢測(cè)單元的檢測(cè)方法，其特征在于包括如下過程①通過LED燈光組(1 的光源照明，由漫反射板漫( 漫反射和棱鏡組(11)反射集成電路封裝片(10)的側(cè)面和底面的光線；漫反射板(8)反射光照射到集成電路封裝片(10) 器件上時(shí)形成色差；②采用面陣CCD攝像機(jī)G)，捕捉采集集成電路封裝片(10)三維引腳的側(cè)面和底面的圖像形成目標(biāo)圖像；③再通過視覺處理軟件模塊(5)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)圖像采集與顯示、與模板圖像比對(duì)識(shí)別、引腳項(xiàng)目檢測(cè)、檢測(cè)結(jié)果輸出與存儲(chǔ)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的集成電路封裝片三維引腳外觀檢測(cè)單元的檢測(cè)方法，其特征在于圖像處理與檢測(cè)內(nèi)容包括①模板興趣域的選取與模板圖像的制作；②邊緣檢測(cè)；③輪廓提取及表示；④輪廓統(tǒng)計(jì)信息的計(jì)算與匹配；⑤引腳檢測(cè)項(xiàng)目的落實(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的集成電路封裝片三維引腳外觀檢測(cè)單元的檢測(cè)方法，其特征在于引腳檢測(cè)的步驟包括①對(duì)目標(biāo)圖像進(jìn)行邊緣提??；②在邊緣提取的基礎(chǔ)上進(jìn)行輪廓跟蹤和提取；③采用輪廓的統(tǒng)計(jì)信息對(duì)其進(jìn)行描述；④通過比對(duì)識(shí)別確定引腳的數(shù)量信息和位置信息；⑤根據(jù)數(shù)量信息判斷有無斷腳，根據(jù)位置信息判定各個(gè)引腳的寬度、高度和間距有無缺陷。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的集成電路封裝片三維引腳外觀檢測(cè)單元的檢測(cè)方法，其特征在于所檢測(cè)的引腳外形缺陷包括邊角損傷、表面污染、邊角缺失、邊角材料多余、裂紋、側(cè)面外形缺陷、引腳損傷、引腳毛刺、引腳互連、側(cè)面引腳互連、側(cè)面引腳材料多余、側(cè)面引腳損傷。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的集成電路封裝片三維引腳外觀檢測(cè)單元的檢測(cè)方法，其特征在于視覺處理軟件模塊(5)將目標(biāo)圖像去噪、去模糊、邊緣檢測(cè)、灰度匹配、特征匹配，其中的步驟包括①采用光流約束方程建立基于運(yùn)動(dòng)視覺的視覺定位模型，應(yīng)用曲線擬合方法建立基于特征點(diǎn)與模板匹配的視覺定位模型，采用圖像金字塔分解法及改進(jìn)Hausdoff算法實(shí)現(xiàn)圖像匹配；②針對(duì)成像和圖像傳輸過程中存在的混合噪聲干擾，采用基于自適應(yīng)開關(guān)中值濾波和自適應(yīng)模糊加權(quán)平均值濾波相結(jié)合的混合濾波算法實(shí)現(xiàn)模糊目標(biāo)圖像中混合噪聲的去噪處理；③針對(duì)目標(biāo)圖像存在的旋轉(zhuǎn)、平移、尺度變化和信息缺失問題，采用圖像金字塔分解法、自適應(yīng)遺傳算法及各向異性正則化算法相結(jié)合的方法來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)圖像的恢復(fù)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種集成電路封裝片三維引腳外觀檢測(cè)單元及其檢測(cè)方法，以視覺系統(tǒng)為核心，視覺系統(tǒng)包括攝像機(jī)、照明系統(tǒng)、光路系統(tǒng)和視覺處理軟件，攝像機(jī)采用面陣CCD，照明采用LED光源，光路中含有棱鏡組，視覺處理軟件在去噪、去模糊、邊緣提取和圖像匹配上均有相應(yīng)的處理。通過視覺處理軟件模塊，實(shí)現(xiàn)圖像采集，與模板圖像的比對(duì)識(shí)別，將檢測(cè)結(jié)果輸出與存儲(chǔ)。該外觀檢測(cè)單元及其檢測(cè)方法可以檢測(cè)引腳的三維缺陷，檢測(cè)缺陷類型多樣，檢測(cè)精度高，效率高，且軟件功能可升級(jí)擴(kuò)展。
文檔編號(hào)G01N21/88GK102374993SQ20101025794
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月20日
發(fā)明者劉建峰, 吳華, 徐銀森, 李承峰, 胡漢球, 蘇建國 申請(qǐng)人:吳華