[发明专利]一种半导体芯片的外观检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及光学检测装置领域，尤其涉及一种半导体集成电路芯片的检测装 置，主要应用于(但不局限于)方型扁平式封装技术的半导体芯片，能对芯片的 管脚缺失、管脚破损、管脚宽度、管脚间距、管脚长度偏差、管脚栈高、管脚共 面度、管脚弯曲度、管脚跨距、管脚排弯、管脚倾斜等指标进行检测。

背景技术

在半导体工业中，已封装完成的集成电路器件在作为贴片元件之前，需经过 有效的管脚外观检测，检验项目一般有管脚间距、宽度、跨距和栈高等。在大规 模生产中，传统上一般采用以下方法来检验器件管腿的外观：事先做成各种外观 项目的限度样品，将实际需要检验的器件与限度样品进行比对，用以判断器件外 观的合格与不合格。但是遇到有临界或比对后模糊难以判断的情况，需要逐个用 工厂显微镜来测量难以判断的项目，并逐一比对测量结果与标准值的差异。

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。

当今的半导体芯片外观检测领域主要有两种检测方式：基于激光测量技术的 外观检测系统和基于机器视觉的外观检测系统。激光检测技术对软硬件的要求很 高，造价也就大幅上升，维护复杂程度和成本也相应比较昂贵。随着机器视觉领 域研究的不断深入，机器视觉在器件外观检测领域的应用也日趋成熟。越来越多 的设备制造商开始运用机器视觉技术来进行半导体芯片外观检测，如比利时的 ICOS公司、新加坡的STI公司。以前许多被视为非激光测量不能实现的检测项 目已经可以使用视觉系统来完成。

与激光测量相比，将机器视觉应用于半导体检测，主要是通过对实时抓取的 图像进行分析处理，从而得到图像的各项参数，与预先设置好的检测标准进行比 较计算进而判断器件合格与否。在工业生产中，需要对QFP、TQFP、SOP和SSOP 等封装形式的IC器件的管脚进行外观检测，检测的指标有管脚缺失、管脚折断、 管脚间距、管脚宽度、管脚长度偏差、管脚栈高和管教共面度等，检测的指标中 包含二维指标和三维指标(包含有高度信息)，检测二维指标只需通过图像采集 装置采集一张器件的底面成像，再通过软件处理即可求出；检测三维指标需要至 少在两个方向同时对器件进行采图，然后通过软件重构出器件管脚的三维信息。

目前基于机器视觉的外观检测系统结构比较复杂，检测装置成本高。

发明内容

本发明旨在提供一种半导体芯片的外观检测装置，采用单相机加平面反射镜 的方式同时对待检测器件的底面和四侧面同时成像，器件五个面的图像都集中在 一张图片中，便于处理，同时巧妙的U形反光板设计，可使吸取机构吸取器件平 行飞入到检测位而无下降动作，减少了检测时间，提高了效率。

实现本发明的目的所采用的具体技术方案如下：

一种半导体芯片的外观检测装置，包括吸取机构、U形反光板、光源、平面 反射镜、镜头、相机及调节机构，其中，

所述吸取机构用于吸取待检测芯片至待检测位，所述U形反光板安装在吸取 机构上，所述光源为两个，对称设置在待检测芯片侧方，两光源发出的光一部分 照射在U形反光板上，对待检测芯片底面和其中的一组对边侧面进行背光照明， 一部分对所述待检测芯片的另一组对边侧面进行背光照明，所述平面反射镜为四 个，以一定的角度对称均匀设置在所述待检测芯片下方四周，使经平面反射镜反 射后的光线垂直入射到镜头前端面，所述镜头安装在相机上，位于待检测芯片下 方，所述相机安装在调节机构上，该调节机构用于调节所述相机的工作距离。

本发明的一个重要特点是采用单相机加四平面反射镜的方式同时对器件底 面及四侧面成像，五面成像都在一张图片中，方便软件的处理，同时相比多相机 成像方法而言，结构更紧凑，且降低了装置的成本。

本发明的一个重要特点是采用一大景深的镜头，可以消除器件底面成像和侧 面成像之间光程差的负面影响，从而使底面和四侧面都能清晰成像。

本发明的一个重要特点是采用一大口径的镜头，可以对尺寸范围为 5mm*5mm～40mm*40mm的IC器件进行可靠的成像。

本发明的一个重要特点是采用平行光路及特殊的平面反射镜安装角度，只需 对相机标定一次，即可对放置在不同位置的同一IC器件也可对放置在不同位置 的不同IC器件进行可靠的成像。