[发明专利]BGA芯片视觉检测系统及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及机器视觉检测领域，尤其涉及一种用于对BGA芯片进行检测的芯片检测系统以及应用该系统的检测方法。

背景技术

球栅阵列封装（BGA）是一种高密度IC封装方式，目前应用较广，其用球状突点（焊球）替代传统的针状引脚对芯片进行封装，因此焊球的质量直接关系到后续贴装到PCB板的性能，在生产中需严格控制焊球的质量，比如大小、位置、完整度和高度等。

在BGA芯片的制作过程中，焊接工序完成后后需要对BGA芯片进行检测，检测焊球是否存在缺陷，若发现缺陷焊球，需要将含有缺陷焊球的芯片剔除。

生产过程中，焊球质量的检测工作通常是由操作工人通过肉眼或借助显微镜等设备观察焊球情况来实现的，操作工作效率低下，而且容易导致工人眼睛疲劳。同时，由于不同人的检测标准不一致，容易导致检测错误，检测的准确率不高。

因此，人们研发出BGA芯片视觉检测系统，应用计算机对芯片电路板上的焊球进行检测，辨别缺陷焊球。现有的芯片视觉检测系统由检测装置以及与检测装置通讯的计算机组成，检测装置包括机身，机身上设有工作平台，并设有与工作平台垂直的工作柱，工作柱可在工作平台上平动。

工作平台上设置一个料盘，芯片放置在料盘上。工作柱上设有工业照相机，工业照相机的照相方向朝向料盘。料盘一般是盛物面朝上设置，因此工业照相机的照相方向朝下设置，并且在照相机的下方设有一个精密的光学镜头。

检测装置还设有一个环形光源发生器，用于向待检测的芯片发出环形光线，环形光线经芯片反射后入射至光学镜头，照相机即获得图像信息。照相机获取图像信息后，将信息传送至作为控制单元的计算机中，由计算机的计算分析模块对图像信息进行分析计算，从而辨别图像中是否存在芯片图像，并判断芯片的焊球是否存在缺陷，同时记录每一缺陷焊球的位置，形成反馈信息。

参见图1，检测装置对芯片进行检测时，环形光源发生器发出的环形光线L1从焊球的侧面照射在焊球1上表面2的边缘，焊球1顶部往往没有被光线照射，也就无法形成反射光线。照相机形成的图像中，焊球图像往往是一个环形的图像，即焊球图像的中部形成一个空洞。计算机的计算分析模块接收到图像后，往往采用对空洞进行填充的处理方式，然后对填充后的焊球图像进行计算分析。

然而，焊球图像的空洞也可能是由焊球自身缺陷引起的，例如焊球上表面的压伤、凹陷等，使用对空洞填充方式无法检测上述的缺陷，影响芯片的检测质量。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种有效检测芯片焊球自身缺陷的BGA芯片视觉检测系统。

本发明的另一目的是提供一种检测质量较高的BGA芯片视觉检测方法。

为实现上述的主要目的，本发明提供的BGA芯片视觉检测系统包括控制单元，控制单元设有计算分析模块；向控制单元传送图像信息的照相机，照相机与一个光学镜头共轴线设置，其中，芯片视觉检测系统还设有同轴光源组件，其包括一个同轴光源发生器及一个与光学镜头成45°夹角的半透半反镜，半透半反镜位于光学镜头的与照相机相反的一侧。

由上述方案可见，BGA芯片视觉检测系统检测时，同轴光源发生器发出的同轴光线可照射在焊球的上表面顶端，从而避免照相机获取的焊球图像中部形成空洞，即计算分析模块无需对焊球图像的空洞进行填充处理，可直接对焊球图像进行完整的检测，从而可检测出焊球顶部压伤、凹陷等自身缺陷。

一个优选的方案是，BGA芯片视觉检测系统还包括与控制单元连接的真空吸嘴。这样，控制单元辨别缺陷焊球的位置后，可控制真空吸嘴将缺陷焊球剔除，检测、清障工作一起完成，提高芯片生产效率。

为实现上述的另一目的，本发明提供的BGA芯片视觉检测方法应用上述的BGA芯片视觉检测系统，该方法包括同轴光发生器发出同轴光线，照相机获取图像信息并将获取的图像信息传送至控制单元；控制单元的计算分析模块判断所获取的图像信息中是否包括芯片的图像信息，若包括，则通过迭代法对图像进行阈值分割，区分图像中焊球图像的前景与背景，并对焊球图像进行BLOB分析，计算每一焊球图像的位置、面积及周长参数，对焊球图像进行圆拟合操作，辨别缺陷焊球。

由上述方案可见，计算分析模块不对焊球图像进行空洞填充操作，而是直接计算焊球的位置、面积、周长等参数，并通过这些参数判断焊球是否存在缺陷。这样，计算分析模块可辨别焊球顶部压伤、凹陷等缺陷，提高芯片的检测质量。

一个优选的方案是，计算分析模块内存储有阈值参数，上述的辨别缺陷焊球的步骤是判断焊球图像的面积或周长等参数是否小于阈值参数。

由此可见，通过计算分析模块的计算与辨别，能统一焊球缺陷判断标准，有利于提高芯片检测质量。