[发明专利]一种电子元件的接触单元的测位方法及装置

说明书

发明领域

本发明涉及机器视觉检测领域和以及电子元件上接触单元的定位测量。

发明背景

现有技术中，电子元件上接触单元的测位方法及装置一般为：采用两个照相机成一定的三角测量角度，分别拍摄得到第一图像和第二图像，从而来测定接触单元于Z轴方向上相对于电子设备底面的位置。上述测定的接触单元位置的精确度受用于拍摄第一和第二图像的两个照相机之间三角测量角度的影响。还有一个三角测量计算精确度的限制条件，因为所使用的数据是从二维信息得来。另外三角测量角度的精确度也受光学畸变的影响，非均匀照明也会造成方程式推导错误。因此，接触单元的测位需要一种更加有效且不受在校准和测量过程中不确定因素影响的三维测位方法。

发明概述

本发明涉及一种测量电子元件上各个接触单元位置的方法，该方法包括以下步骤：将所述接触单元放入校准空间；照明所述接触单元；通过具有与校准平面平行延伸的第一像平面的一号照相机，拍摄记录所述接触单元的第一图像；通过二号照相机拍摄记录所述接触单元的第二图像；处理所述第一图像来测定在每个所述接触单元上每个所述接触单元的第一图像点，其中所述每个第一图像点是指在每个所述接触单元上的位置点；处理所述第二图像来测定在每个所述接触单元上每个所述接触单元的第二图像点；其中每个所述接触单元的所述第二图像点和所述第一图像点对应在每个所述接触单元上为同一点；通过位置映射算法来测定第二图像上的第三图像点；以及测定在所述第二图像上所述第二图像点和第三图像点之间的位移，其中所述第三图像点是所述第一图像点正交投影于所述校准平面上的点。

本发明也涉及一种测量电子元件上各个接触单元位置的装置，该装置包括：用于照明预先放置在标准空间中所述接触单元的照明光源；一号照相机和二号照相机；所述一号照相机和二号照相机分别用于拍摄记录所述接触单元的第一和第二图像；一处理装置，该装置与所述一号照相机和二号照相机连接，用以得到每个接触单元在所述第一图像上的第一图像点的位置和在第二图像上第二图像点的位置，每个所述接触单元的所述第一图像点和第二图像点对应在每个所述接触单元上为同一点，在所述第二图像上通过位置映射算法得到第三图像点的位置，所述第三图像点由所述第一图像点正交投影所得，以及测定所述第二图像点和第三图像点的位移。

还可以包括额外的三号照相机，用于补偿一号照相机记录的且二号照相机没有记录的图像点，三号照相机的增加可缩短整个检测所需的时间。

附图简述

结合附图阅读以下详细描述的说明性实施例，可以容易地清楚并完全理解本发明的上述和其它方面、特征和优点，所有附图中类似特征由相同部件表示，

其中：

图1A和1B是本发明中照相机和照明的分布示意图；

图2A，2B，2C分别是通过一号、二号和三号照相机拍摄记录的BGA元件的第一、第二和第三图像；

图3是一种用于校准的多层掩膜版；

图4A，4B，4C是通过一号、二号和三号照相机拍摄得到的校准用掩膜版的图像；

图5是从第一到第二校准图像的坐标的映射算法；

图6是本发明的测位原理。

发明详述

本发明方法设计用于自动计算电子元件上接触单元的三维位置，上述电子元件可以为BGA(Ball Grid Array，球栅阵列)/CSP(Chip Scale Packaging，芯片规模封装)，倒焊芯片器件，含铅器件(QFP小型方块平面封装，TSOP薄型小尺寸封装)和无铅器件(MLP 24脚铸模无铅封装，QFN方形扁平无引脚封装)。本发明能够自动计算单个器件上接触单元组合的三维位置，例如如图1所示的具有含铅器件的BGA/CSP组合器件(1)。

以图1中显示的这种方式，将电子元件(1)预先放置在校准空间内，其上的接触单元(2)和(3)通过照明光源(7)和(8)来照明。一号照相机(4)垂直于校准平面设置，用于拍摄如图2A所示的元件底部的第一图像。设置二号照相机(5)和三号照相机(6)用于拍摄如图2B和2C所示的电子元件的第二和第三侧透视投影图像。本发明的第一种实施例，只需要2个照相机来测定电子元件上接触单元的三维位置。第二图像无法观测到的电子元件上接触单元，则使用第三个照相机来拍摄其图像。第三个照相机的使用也可以缩短整个的图像获取时间。当使用第三个照相机时，分别记录在一号和三号照相机中第一和第三图像上的其它接触单元位置的测量方法和装置与使用一号和二号照相机的方法及装置相同。因此，本发明实施例只描述使用第一和第二照相机进行测位的操作方法。