CN113109364A - 一种芯片缺陷的检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种芯片缺陷的检测方法及装置，通过从承载装置中获取待测芯片，再读取预设的芯片的模板数据。根据模板数据，通过采集在芯片拍摄时的成像平面与芯片的高度平面水平的正向图像，以及若干在芯片拍摄时的成像平面与芯片的高度平面构成夹角角度的倾斜图像，以获取不同方向角度的芯片图像；根据特征点匹配方法，对正向图像和若干倾斜图像进行重合处理，并通过对重合后的图像进行匹配变换，以计算出芯片的线弧高度，从而判断芯片是否存在缺陷，并存储检测结果。采用本发明技术方案能提高对芯片与连接点上的线弧缺陷的检测精度、并提高检测效率。

Description

一种芯片缺陷的检测方法及装置

技术领域

本发明涉及芯片检测领域，尤其涉及一种芯片缺陷的检测方法及装置。

背景技术

随着集成电路产业的发展和移动设备的广泛普及，在芯片企业对于芯片元器件的性能提出了更高的要求的同时，也对芯片的封装技术提出了更高的要求。目前，在繁多的设备应用环境下，芯片可能运行在狭小、受压甚至高热的环境中，这使得芯片的封装要求需要满足在最小影响电子芯片电气性能的同时对内部核心芯片提供保护，供电和冷却芯片的作用。

现有的芯片封装过程中对芯片与连接点连接的线弧高度有一定要求，如果线弧高度过高，在封装过程中容易导致连接线被压断或者造成连接线之间误触，导致芯片报废，为了降低不必要的损耗，必须在封装之前对芯片进行一次线弧高度的检测。而现有的方法对芯片进行缺陷检测依赖于有经验的工程师进行人工的工具测量，进而筛选出及格的线弧高的芯片。但过度依赖于工程师的检测手法除了带来一定的错误率的问题，还会带来检测速度的问题。而在芯片需求量爆发的今天，依赖于手工检测的方法不仅限制了芯片生产效率，而且繁重的检测需求也导致了误检率的上升。

因此，芯片的封装过程需要一套能够自动且高效的检测芯片与连接点上的线弧缺陷的检测设备，从而代替了人工检测，减少了该检测工序对人的依赖，节省人力成本，降低生产成本，并提高检测速度，提高生产效率。

发明内容

本发明实施例提出一种芯片缺陷的检测方法及装置，能实现更精准的对芯片与连接点上的线弧缺陷进行检测，从而节省人力成本，降低生产成本，并提高检测速度、检测精度。

本发明实施例提供了一种芯片缺陷的检测方法，包括：

从存储装置中读取待测芯片的预设模板数据；

根据所述模板数据，采集在所述芯片拍摄时的成像平面与所述芯片的高度平面水平的正向图像，以及在所述芯片拍摄时的成像平面与所述芯片的高度平面构成夹角角度的若干个倾斜图像；

根据特征点匹配方法，对所述正向图像和所述若干个倾斜图像进行重合处理，并通过对重合后的图像进行匹配变换，以计算出所述芯片的线弧高度；

通过判断所述线弧高度是否在预设的高度范围内，确定所述芯片是否存在缺陷。

进一步的，所述根据特征点匹配方法，对所述正向图像和所述若干个倾斜图像进行重合处理，并通过对重合后的图像进行匹配变换，以计算出所述芯片的线弧高度，具体为：

通过设定所述芯片上的匹配特征点，将在所述倾斜图像中，X轴方向采集的图片、Y轴方向采集的图片，分别与所述正向图像中的所述芯片的正上方方向的图片进行重合处理；

将经过重合处理后的图片，进行匹配变换，以算得所述待测芯片的线弧高度。

进一步的，在所述通过判断所述线弧高度是否在预设的高度范围内，确定所述芯片是否存在缺陷之后，还包括：

所述芯片的检测结果可保存在所述存储装置中。

进一步的，所述预设模板数据是通过采用预设的各类芯片的图像数据，对所述各类芯片的模板进行训练，以调整所述模板的参数；

提取已训练完毕的所述各类芯片的模板与参数，从而生成所述各类芯片的模板数据；

将所述各类芯片的模板数据保存在所述存储装置，作为候选的所述预设模板数据。

相应的，本发明实施例提供了一种芯片缺陷的检测装置，包括：读取模块、图像采集模块、计算模块和判断模块；

所述读取模块用于从存储装置中读取待测芯片的预设模板数据；

所述图像采集模块用于根据所述模板数据，采集在所述芯片拍摄时的成像平面与所述芯片的高度平面水平的正向图像，以及在所述芯片拍摄时的成像平面与所述芯片的高度平面构成夹角角度的若干个倾斜图像；

所述计算模块用于根据特征点匹配方法，对所述正向图像和所述若干个倾斜图像进行重合处理，并通过对重合后的图像进行匹配变换，以计算出所述芯片的线弧高度；

所述判断模块用于通过判断所述线弧高度是否在预设的高度范围内，确定所述芯片是否存在缺陷。

进一步的，所述计算模块包括弧高计算模块；

其中，所述弧高计算模块通过设定所述芯片上的匹配特征点，将在所述倾斜图像中，X轴方向采集的图片、Y轴方向采集的图片，分别与所述正向图像中的所述芯片的正上方方向的图片进行重合处理；

将经过重合处理后的图片，进行匹配变换，以算得所述待测芯片的线弧高度。

进一步的，所述预设模板数据是通过采用预设的各类芯片的图像数据，对所述各类芯片的模板进行训练，以调整所述模板的参数；

提取已训练完毕的所述各类芯片的模板与参数，从而生成所述各类芯片的模板数据；

将所述各类芯片的模板数据保存在所述存储装置，作为候选的所述预设模板数据。

进一步的，所述图像采集模块包括：正向采集模块和若干个倾斜采集模块；

其中，所述正向图像采集模块包括由依次叠加连接的正向相机及正向镜头；各所述倾斜图像采集模块包括由依次叠加连接的倾斜相机、倾斜调节装置及倾斜镜头；

所述正向图像采集模块设置在所述待测芯片对应的垂直正上方位置；各所述倾斜图像采集模块设置在所述待测芯片的侧上方位置；

在角度设置上，各所述倾斜图像采集模块的倾斜相机内部成像平面、倾斜镜头的前镜平面与所述待测芯片高度的水平面，在平面延长线上相交于一点。

进一步的，所述读取模块包括承载模块；

其中，所述承载模块包括上料导轨与托盘；

所述上料导轨与所述托盘通过扣合方式水平连接。

进一步的，各所述倾斜图像采集模块的所述倾斜镜头的内部成像平面与镜头法线平面之间延镜头轴线的距离V满足如下公式：

B＝arctan(tan(A)*V/U)；

其中，A为所述待测芯片高度的平面与所述镜头法线的平面之间的夹角，B为所述内部成像平面与所述镜头法线平面之间的夹角角度，U为所述待测芯片高度的平面与所述镜头法线平面之间延镜头轴线的距离。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明实施例提供的一种芯片缺陷的检测方法及装置，通过从承载装置中获取待测芯片，并根据芯片，从存储装置中读取芯片的预设模板数据；通过模板数据，采集在芯片拍摄时的成像平面与芯片的高度平面水平的正向图像，以及在芯片拍摄时的成像平面与芯片的高度平面构成夹角角度的若干倾斜图像，以获取不同方向角度的芯片图像。根据特征点匹配方法，对正向图像和若干倾斜图像进行重合处理，并通过对重合后的图像进行匹配变换，以计算出芯片的线弧高度。通过判断线弧高度是否在预设的高度范围内，确定判断芯片是否存在缺陷，并存储检测结果。本发明技术方案能实现更精准的对芯片与连接点上的线弧的缺陷进行检测，并提高检测精确率、提高检测速度。

附图说明

图1是本发明提供的芯片缺陷的检测方法的一种实施例的流程示意图；

图2是本发明提供的芯片缺陷的检测装置的一种实施例的结构示意图；

图3是本发明提供的芯片缺陷的检测装置的一种实施例的设备结构示意图；

图4是本发明提供的芯片缺陷的检测装置的一种实施例的倾斜图像采集装置的内部结构示意图；

图5是本发明提供的芯片缺陷的检测装置的一种实施例的正向图像采集装置的内部结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，图1是本发明提供的芯片缺陷的检测方法的一种实施例的流程示意图，该方法包括步骤101至104。

芯片缺陷的检测方法步骤包括：

步骤101：从存储装置中读取待测芯片的预设模板数据。

在本实施例中，通过自动化导轨，将待测芯片逐个的传输至托盘中，以使待测芯片进入检测状态。由于需要智能抓拍相机先对芯片进行抓拍，再把所拍摄的图像数据传输至设备的图像处理装置进行检测分析，因此，预设的芯片模板是经过预先适配多种不同型号和类型的芯片。这些芯片模板通过对应类别的大量芯片数据训练而成，使得各种芯片模板能专门针对各对应类型的芯片进行识别，以提高智能抓拍相机的识别准确率。

作为本实施例的另一种举例，预设模板数据是通过采用预设的各类芯片的图像数据，对各类芯片的模板进行训练，以调整模板的参数；提取已训练完毕的各类芯片的模板与参数，从而生成各类芯片的模板数据；将各类芯片的模板数据保存在存储装置，作为候选的预设模板数据。

其中，训练的模板可由计算机视觉的深度学习模型或模式识别的模板匹配模型构成的识别模型，训练的数据为真实的各类芯片的生产级图片。通过预先使用大量图片数据训练识别模型，生成一个能准确识别并抓拍预设类别芯片的识别模型。在生产应用阶段，可以根据需要检测的芯片类别，相机接收已训练的某类芯片的识别模型及其模板数据，对待测芯片进行识别后抓拍并获得图像，从而实现针对各类芯片进行高效的智能抓拍功能。

步骤102：根据模板数据，采集在芯片拍摄时的成像平面与芯片的高度平面水平的正向图像，以及在芯片拍摄时的成像平面与芯片的高度平面构成夹角角度的若干个倾斜图像。

在本实施例中，会通过采集待测芯片的正上方向的图像与倾斜方向的图像，重构芯片的三维信息。比起单个图像采集装置拍摄的二维图像，多个不同角度拍摄的图像更能反映出待测芯片的弧线状况，进而通过后续计算，准确得出弧线的高度，提升缺陷检测的准确率。

步骤103：根据特征点匹配方法，对正向图像和若干个倾斜图像进行重合处理，并通过对重合后的图像进行匹配变换，以计算出芯片的线弧高度。

在本实施例中，通过预先在芯片上设置特征点，根据不同角度方向图片的尺度不变性，将正向和倾斜方向的图像进行重合映射处理，以对应不同角度图像当中相同特征点的位置信息。通过对重合处理后的图像进行匹配变换，由拍摄固定角度、拍摄固定距离和特征点匹配位置，可得出重合处理后，特征点的三维距离信息。从而计算出具体弧线的真实尺寸，得出芯片的弧线的准确高度。

作为本实施例的一种举例，根据特征点匹配方法，对正向图像和若干个倾斜图像进行重合处理，并通过对重合后的图像进行匹配变换，以计算出芯片的线弧高度，具体为：通过设定芯片上的匹配特征点，将在倾斜图像中，X轴方向采集的图片、Y轴方向采集的图片，分别与正向图像中的芯片的正上方方向的图片进行重合处理；将经过重合处理后的图片，进行匹配变换，以算得待测芯片的线弧高度；

在本实施例中，匹配特征点由检测设备的定点装置进行定位计算，输出特征点位置。各倾斜方向所采集的图像由检测设备的倾斜相机的数量决定，X轴和Y轴方向的图像由倾斜相机所拍摄；垂直正上方的图像由检测设备的正向相机所拍摄。通过多方向的图像分析方法，建立起受测芯片的三维空间图像，更准确检测出待测芯片的真实情况。重合过程是指不同角度方向所拍摄的图像的相同关键点，进行一一对应，根据不同角度方向图像的尺度不变性，进而通过变换可以将不同角度图片当中，关键点所代表的位置，进行一一对应。最后通过预设的拍摄角度、距离，可以变换并推算出准确的芯片弧线的高度。

步骤104：通过判断线弧高度是否在预设的高度范围内，确定芯片是否存在缺陷。

在本实施例中，弧线高度由于实际生产应用中，有一个弧线的高度规定，因此，为满足质量要求，在检测过程中，可通过步骤103得出的弧线的高度与阈值高度相比，直接判断芯片是否存在缺陷。

作为本实施例的另一种举例，在通过判断线弧高度是否在预设的高度范围内，确定芯片是否存在缺陷之后，还包括：芯片的检测结果可保存在存储装置中

在本实施例中，实际生产应用中，芯片缺陷检测装置在检测过程中，若发现不及格项目，会及时进行警报，生产人员收到警报后可以根据已保存在存储装置的检测结果，分析受测芯片的质量情况。在生产线上，当所有待测芯片均已检测完毕后，检测装置还会将检测结果汇总，生成检测报告，并存储在存储装置中。

相应的，本发明实施例还提供一种芯片缺陷的检测装置。请参照图2，图2是本发明提供的芯片缺陷的检测装置的一种实施例的结构示意图；为进一步的说明检测装置的结构，请参照图3，是本发明提供的芯片缺陷的检测装置的一种实施例的设备结构示意图；为进一步说明采集装置结构，请参照图4，是本发明提供的芯片缺陷的检测装置的一种实施例的倾斜图像采集装置的内部结构示意图；为进一步说明采集装置结构，请参照图5，是本发明提供的芯片缺陷的检测装置的一种实施例的正向图像采集装置的内部结构示意图。

如图2、图3、图4和图5所示，该装置结构包括：读取模块201、图像采集模块202、计算模块203和判断模块204；

读取模块201用于从存储装置6中读取待测芯片1的预设模板数据；

图像采集模块202用于根据模板数据，采集在芯片1拍摄时的成像平面与芯片1的高度平面水平的正向图像，以及在芯片拍摄时的成像平面与芯片1的高度平面构成夹角角度的若干个倾斜图像；

计算模块203用于根据特征点匹配方法，对正向图像和若干个倾斜图像进行重合处理，并通过对重合后的图像进行匹配变换，以计算出芯片1的线弧高度；

判断模块204用于通过判断线弧高度是否在预设的高度范围内，确定芯片1是否存在缺陷。

作为本实施例的另一种举例，计算模块203包括弧高计算模块8；其中，弧高计算模块8通过设定芯片1上的匹配特征点，将在倾斜图像中，X轴方向采集的图片、Y轴方向采集的图片，分别与正向图像中的芯片1的正上方方向的图片进行重合处理；将经过重合处理后的图片，进行匹配变换，以算得待测芯片1的线弧高度。

作为本实施例的另一种举例，预设模板数据是通过采用预设的各类芯片的图像数据，对各类芯片的模板进行训练，以调整模板的参数；提取已训练完毕的各类芯片的模板与参数，从而生成各类芯片的模板数据；将各类芯片的模板数据保存在存储装置6，作为候选的预设模板数据。

作为本实施例的另一种举例，图像采集模块202包括：正向采集模块10和若干个倾斜采集模块9；

其中，正向图像采集模块10包括由依次叠加连接的正向相机14及正向镜头15；各倾斜图像采集模块9包括由依次叠加连接的倾斜相机11、倾斜调节装置12及倾斜镜头13；

正向图像采集模块10设置在待测芯片1对应的垂直正上方位置；各倾斜图像采集模块9设置在待测芯片1的侧上方位置；

在角度设置上，各倾斜图像采集模块9的倾斜相机11内部成像平面、倾斜镜头13的前镜平面与待测芯片1高度的水平面，在平面延长线上相交于一点。

在本实施例中，正向相机14、正向镜头15和受测芯片1处于一条竖直线之间。倾斜调节装置12通过旋钮，使得倾斜相机11与倾斜镜头13之间形成一定角度。三个部件均可拆卸更换，连接时候，通过凹槽进行扣合连接。连接间的连接缝设有防尘圈。正向图像采集模块10优选为1个，倾斜图像采集模块9优选为2个，通过这种方式的设置，可以提取受测芯片1的正上方方向和两侧方向的图像，从而建立受测芯片1的三维信息，增强图像分析的空间感知能力。此外，通过各图像采集装置内的调节装置，合理的约束各图像采集装置内部相机和镜头间的角度，使得各采集装置在不同数量的倾斜图像采集模块9下均可获得较好的拍摄成像，同时也形成用于计算弧线高度的参考角度。

在本实施例中，如图3，存储装置6、定点装置7和弧高计算模块8组成图像处理装置4；存储装置6、定点装置7与弧高计算模块8依次连接。存储装置6内包括IC存储器件，其除了本实应用程序的数据外，还包括所拍摄的图像数据和对应的模板数据。在其他功能装置执行指令时候，读取存储装置6中的存储数据或存储执行结果，如加载模板数据、对某类芯片的参数文件进行读写操作等。定点装置7用于定位图像上的特征点，为后续模板匹配提供匹配数据。弧高计算模块8用于处理所采集到的图像，并提供模板匹配算法，计算出受测芯片1上的线弧高度。安装机架5用于支撑设备。正向图像采集模块10与倾斜图像采集模块9组成图像采集装置3。

作为本实施例的另一种举例，读取模块1包括承载模块2；其中，承载模块2包括上料导轨与托盘；上料导轨与托盘通过扣合方式水平连接。

在本实施例中，上料导轨用于将大量待测芯片源源不断的往中间受测区域的托盘输送，并将已受测的芯片往下游装置进行传输。水平连接的方式，使得芯片可以平稳的进行传输和检测，避免角度差异造成检测误差。

作为本实施例的另一种举例，各倾斜图像采集模块的倾斜镜头的内部成像平面与镜头法线平面之间延镜头轴线的距离V满足如下公式：

B＝arctan(tan(A)*V/U)；

其中，A为待测芯片高度的平面与镜头法线的平面之间的夹角，B为内部成像平面与镜头法线平面之间的夹角角度，U为待测芯片高度的平面与镜头法线平面之间延镜头轴线的距离。

在本实施例中，根据各图像采集装置内部器件的角度，设置各采集装置的设置高度，调整各采集装置与待测芯片1的距离，从而使各采集装置拍摄生成的图像更清晰，同时也提供参照信息，从而通过多角度图片构建出真实尺寸的待测芯片1的三维信息。

由上可见，本发明实施例提供的一种芯片缺陷的检测方法及装置，通过从承载装置中获取待测芯片，并根据芯片，从存储装置中读取芯片的预设模板数据；通过模板数据，采集在芯片拍摄时的成像平面与芯片的高度平面水平的正向图像，以及在芯片拍摄时的成像平面与芯片的高度平面构成夹角角度的若干倾斜图像，以获取不同方向角度的芯片图像。根据特征点匹配方法，对正向图像和若干倾斜图像进行重合处理，并通过对重合后的图像进行匹配变换，以计算出芯片的线弧高度。通过判断线弧高度是否在预设的高度范围内，确定判断芯片是否存在缺陷，并存储检测结果。本发明技术方案能实现更精准的对芯片与连接点上的线弧的缺陷进行检测，并提高检测精确率、提高检测速度。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种芯片缺陷的检测方法，其特征在于，包括：

从存储装置中读取待测芯片的预设模板数据；

根据所述模板数据，采集在所述芯片拍摄时的成像平面与所述芯片的高度平面水平的正向图像，以及在所述芯片拍摄时的成像平面与所述芯片的高度平面构成夹角角度的若干个倾斜图像；

根据特征点匹配方法，对所述正向图像和所述若干个倾斜图像进行重合处理，并通过对重合后的图像进行匹配变换，以计算出所述芯片的线弧高度；

通过判断所述线弧高度是否在预设的高度范围内，确定所述芯片是否存在缺陷。

2.根据权利要求1所述的一种芯片缺陷的检测方法，其特征在于，所述根据特征点匹配方法，对所述正向图像和所述若干个倾斜图像进行重合处理，并通过对重合后的图像进行匹配变换，以计算出所述芯片的线弧高度，具体为：

通过设定所述芯片上的匹配特征点，将在所述倾斜图像中，X轴方向采集的图片、Y轴方向采集的图片，分别与所述正向图像中的所述芯片的正上方方向的图片进行重合处理；

将经过重合处理后的图片，进行匹配变换，以算得所述待测芯片的线弧高度。

3.根据权利要求1所述的一种芯片缺陷的检测方法，其特征在于，在所述通过判断所述线弧高度是否在预设的高度范围内，确定所述芯片是否存在缺陷之后，还包括：

所述芯片的检测结果可保存在所述存储装置中。

4.根据权利要求1所述的一种芯片缺陷的检测方法，其特征在于，

所述预设模板数据是通过采用预设的各类芯片的图像数据，对所述各类芯片的模板进行训练，以调整所述模板的参数；

提取已训练完毕的所述各类芯片的模板与参数，从而生成所述各类芯片的模板数据；

将所述各类芯片的模板数据保存在所述存储装置，作为候选的所述预设模板数据。

5.一种芯片缺陷的检测装置，其特征在于，包括：读取模块、图像采集模块、计算模块和判断模块；

所述读取模块用于从存储装置中读取待测芯片的预设模板数据；

所述图像采集模块用于根据所述模板数据，采集在所述芯片拍摄时的成像平面与所述芯片的高度平面水平的正向图像，以及在所述芯片拍摄时的成像平面与所述芯片的高度平面构成夹角角度的若干个倾斜图像；

所述计算模块用于根据特征点匹配方法，对所述正向图像和所述若干个倾斜图像进行重合处理，并通过对重合后的图像进行匹配变换，以计算出所述芯片的线弧高度；

所述判断模块用于通过判断所述线弧高度是否在预设的高度范围内，确定所述芯片是否存在缺陷。

6.根据权利要求5所述的芯片缺陷的检测装置，其特征在于，所述计算模块包括弧高计算模块；

其中，所述弧高计算模块通过设定所述芯片上的匹配特征点，将在所述倾斜图像中，X轴方向采集的图片、Y轴方向采集的图片，分别与所述正向图像中的所述芯片的正上方方向的图片进行重合处理；

将经过重合处理后的图片，进行匹配变换，以算得所述待测芯片的线弧高度。

7.根据权利要求5所述的芯片缺陷的检测装置，其特征在于，

所述预设模板数据是通过采用预设的各类芯片的图像数据，对所述各类芯片的模板进行训练，以调整所述模板的参数；

提取已训练完毕的所述各类芯片的模板与参数，从而生成所述各类芯片的模板数据；

将所述各类芯片的模板数据保存在所述存储装置，作为候选的所述预设模板数据。

8.根据权利要求5所述的芯片缺陷的检测装置，其特征在于，所述图像采集模块包括：正向采集模块和若干个倾斜采集模块；

其中，所述正向图像采集模块包括由依次叠加连接的正向相机及正向镜头；各所述倾斜图像采集模块包括由依次叠加连接的倾斜相机、倾斜调节装置及倾斜镜头；

所述正向图像采集模块设置在所述待测芯片对应的垂直正上方位置；各所述倾斜图像采集模块设置在所述待测芯片的侧上方位置；

在角度设置上，各所述倾斜图像采集模块的倾斜相机内部成像平面、倾斜镜头的前镜平面与所述待测芯片高度的水平面，在平面延长线上相交于一点。

9.根据权利要求5所述的芯片缺陷的检测装置，其特征在于，所述读取模块包括承载模块；

其中，所述承载模块包括上料导轨与托盘；

所述上料导轨与所述托盘通过扣合方式水平连接。

10.根据权利要求5所述的芯片缺陷的检测装置，其特征在于，

各所述倾斜图像采集模块的所述倾斜镜头的内部成像平面与镜头法线平面之间延镜头轴线的距离V满足如下公式：

B＝arctan(tan(A)*V/U)；

其中，A为所述待测芯片高度的平面与所述镜头法线的平面之间的夹角，B为所述内部成像平面与所述镜头法线平面之间的夹角角度，U为所述待测芯片高度的平面与所述镜头法线平面之间延镜头轴线的距离。

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