(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 112179920 A(43)申请公布日 2021.01.05
(21)申请号 202011365827.4(22)申请日 2020.11.29
(71)申请人 惠州高视科技有限公司
地址 516000 广东省惠州市惠澳大道惠南
高新科技产业园华泰路南路2号科技创业中心CD栋第四层西侧(72)发明人 郭遗敏 邹伟金 王巧彬 邹双盛
周波 (74)专利代理机构 惠州市超越知识产权代理事
务所(普通合伙) 44349
代理人 陈文福(51)Int.Cl.
G01N 21/956(2006.01)
权利要求书1页 说明书4页 附图3页
(54)发明名称
一种芯片焊线缺陷的检测方法及系统(57)摘要
本发明涉及一种芯片焊线缺陷的检测方法及系统，使用检测光源，将检测相机成像视野内的芯片照射均匀，使视野内芯片上的焊线均能接收到特定角度的光线；所述芯片焊线部分根据形状被分为n个区域，n≥3；所述特定角度被设置为，当光线照射到n个区域时，使其中m个区域照射到的光线被反射进入与检测相机连接的检测镜头，1≤m＜n；所述m个区域在检测相机中成像为亮区域，以所述亮区域为特征点区域。通过分析比对检测的芯片焊线的特征点区域信息与合格焊线的特征点区域信息，判断缺陷类型。本文提出的焊线缺陷检测方法和系统，不需要3D方案，效率高且成本低。
CN 112179920 ACN 112179920 A
权 利 要 求 书
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1.一种芯片焊线缺陷的检测方法，其特征在于：使用检测光源，将检测相机成像视野内的芯片照射均匀，使视野内芯片上的焊线均能接收到特定角度的光线；
所述芯片焊线部分根据形状被分为n个区域，n≥3；所述特定角度被设置为，当光线照射到n个区域时，使其中m个区域照射到的光线被反射进入与检测相机连接的检测镜头，1≤m＜n；所述m个区域在检测相机中成像为亮区域，以所述亮区域为特征点区域；
通过分析比对检测的芯片焊线的特征点区域信息与合格焊线的特征点区域信息，判断缺陷类型。
2.根据权利要求1所述的芯片焊线缺陷检测方法，其特征在于：所述缺陷类型包括：线弧前倾、线弧后拉、塌线、翘线、三角线型。
3.根据权利要求1或2所述的芯片焊线缺陷检测方法，其特征在于：所述检测光源优选定制环形光。
4.根据权利要求1或2所述的芯片焊线缺陷检测方法，其特征在于：所述芯片为LED芯片或者IC芯片。
5.根据权利要求4所述的芯片焊线缺陷检测方法，其特征在于：所述芯片为LED芯片时，所述特征点区域信息为位置和长度。
6.根据权利要求4所述的芯片焊线缺陷的检测方法，其特征在于：所述芯片为IC芯片时，所述特征点区域信息为长度。
7.根据权利要求5所述的芯片焊线缺陷检测方法，其特征在于：所述芯片为LED芯片时，所述LED芯片焊线被分成四个区域，四个区域分别为区域一、区域二、区域三、区域四，区域一为焊线的第一焊点到焊线顶端弯曲点的区域，区域二为焊线顶端弯曲点区域，区域三为焊线顶端弯曲点到第二弯曲点的区域，区域四为第二弯曲点到第二焊点的区域；所述特征点区域包括特征点区域一和特征点区域二，所述第二区域为特征点区域一，所述第四区域为特征点区域二；检测时，若特征点区域一相比LED芯片合格焊线的特征点区域一位置向后移动且变长，特征点区域二相比LED芯片合格焊线的特征点区域二位置和长度不变，则判断缺陷类型为为后拉缺陷，若特征点区域一相比LED芯片合格焊线的特征点区域一位置向前移动且长度变短，特征点区域二相比LED芯片合格焊线的特征点区域二位置和长度不变，则判断缺陷类型为前倾缺陷。
8.根据权利要求6所述的芯片焊线缺陷检测方法，其特征在于：所述芯片为IC芯片时，IC芯片焊线被分成三个区域，三个区域分别为区域一、区域二和区域三，区域一为焊线的第一焊点到线弧顶端弯曲点的区域，区域二为焊线线弧顶端平滑区域，区域三为焊线线弧顶端弯曲点到第二焊点的区域，所述区域二被设置为特征点区域，检测时，若特征点区域相比IC芯片合格焊线的特征点区域长度变短，则判断缺陷类型为三角型缺陷。
9.一种可使用权利要求1-8中任一项所述的芯片焊线缺陷检测方法的检测系统，其特征在于：包括检测相机、检测镜头和检测光源，所述检测光源的的角度和高度根据检测相机和检测镜头所组成的成像系统以及所需要检测的芯片焊线类型对应调整，所述检测光源将检测相机成像视野内的芯片照射均匀，使视野内芯片上的焊线都能接收到特定角度的光线。
10.根据权利要求9所述的检测系统，其特征在于：所述检测相机为面阵相机或线扫相机；所述镜头优选远心镜头。
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说 明 书
一种芯片焊线缺陷的检测方法及系统
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技术领域
[0001]本发明涉及一种芯片检测技术领域，尤其涉及一种芯片焊线缺陷的检测方法及系统。
[0002]
背景技术
[0003]由于机器视觉技术的快速发展,越来越多的行业都开始选择机器视觉技术来代替人工进行产品质量检测。芯片焊线方式是由焊线机从芯片顶端到支架上焊出线弧，这种焊线工艺十分复杂且不成熟，经常会出现焊出的线弧不满足标准，如会出现线弧前倾、线弧后拉、塌线、翘线、三角线型等缺陷。在实际的应用过程中，由于焊线不合标准，会导致PN极短路，从而整个芯片无法使用，故这些带有线弧缺陷的芯片在封装前需要剔除。目前的检测方法是通过人眼从各个方向观察线弧，检测是否存在缺陷，这种人工检测的方法效率较慢且检测的标准无法做到统一，易受到个人因素的影响。还有一种方法是使用3D检测方案，如光谱共焦法、白光干涉法和三角测量法等。3D检测方案的精度高，但检测效率非常慢，且设备成本高。而且现有的3D检测方案无法将整条线弧进行三维重构，会存在部分线弧信息丢失，导致线弧检测不全，因此目前3D检测方案不满足实际需求。本文设计一个光学系统及检测方法，通过光的反射原理，找出特征点（线弧弯曲的部分），通过特征点的不同表现形式，检出不同类型的线弧缺陷，其成本低且效率非常高。
[0004]
发明内容
[0005]针对上述现有技术的缺陷，本发明公开了一种通过特征点区域判断芯片焊线缺陷的检测方法及系统，相比于现有技术有的人力检测方式或者3D方案，效率高且成本低。[0006]本文提出焊线线弧缺陷检测的光学成像系统及检测方法，能够通过2D的方案检测出各种线弧缺陷。
[0007]该成像检测系统为检测相机、检测镜头、检测光源。其中检测相机和检测镜头保证了成像的精度，可以将焊线的特征拍摄清晰。检测相机和检测镜头也保证了成像系统的景深，保证整根焊线均能成像清晰。检测光源根据检测相机和检测镜头所组成的成像系统以及所需要检测的芯片类型而定，保证在所需视野内，可将成像视野内的产品照射均匀，所有的产品均能接受同一角度的光束。所述检测相机可以为面阵相机或线扫相机，优选为面阵相机；所述镜头可以是普通工业镜头或者远心镜头，优选为远心镜头，远心镜头具有优良的光学性能和品质，比普通镜头有更大的景深，分辨率高，低失真，无视角误差，具有更高的测量精度。
[0008]由于保证焊线在实际应用上不会直接接触到芯片而导致短路，所以焊线时线弧会弯曲，因此可以将焊线分成n个区域，本发明公开的一种芯片焊线缺陷的检测方法，能够通过2D的方案检测出焊线缺陷，芯片焊线缺陷的检测方法具体如下：使用检测光源，将检测相
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说 明 书
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机成像视野内的芯片照射均匀，使视野内芯片上的焊线均能接收到特定角度的光线；
所述芯片焊线部分根据形状被分为n个区域，n≥3；所述特定角度被设置为，当光线照射到n个区域时，使其中m个区域照射到的光线被反射进入与检测相机连接的检测镜头，1≤m＜n；所述m个区域在检测相机中成像为亮区域，以所述亮区域为特征点区域。
[0009]通过分析比对检测的芯片焊线的特征点区域信息与合格焊线的特征点区域信息，判断缺陷类型。
[0010]所述缺陷类型包括：线弧前倾、线弧后拉、塌线、翘线、三角线型。所述检测光源优选定制环形光。
[0011]所述芯片可以为LED芯片或者IC芯片。所述芯片为LED芯片时，所述特征点区域信息为位置和长度。所述芯片为IC芯片时，所述特征点区域信息为长度。[0012]所述芯片为LED芯片时，所述LED芯片焊线被分成四个区域，四个区域分别为区域一、区域二、区域三、区域四，区域一为焊线的第一焊点到焊线顶端弯曲点的区域，区域二为焊线顶端弯曲点区域，区域三为焊线顶端弯曲点到第二弯曲点的区域，区域四为第二弯曲点到第二焊点的区域；所述特征点区域包括特征点区域一和特征点区域二，所述第二区域为特征点区域一，所述第四区域为特征点区域二；检测时，若特征点区域一相比LED芯片合格焊线的特征点区域一位置向后移动且变长，特征点区域二相比LED芯片合格焊线的特征点区域二位置和长度不变，则判断缺陷类型为为后拉缺陷，若特征点区域一相比LED芯片合格焊线的特征点区域一位置向前移动且长度变短，特征点区域二相比LED芯片合格焊线的特征点区域二位置和长度不变，则判断缺陷类型为前倾缺陷。[0013]所述芯片为IC芯片时，IC芯片焊线被分成三个区域，三个区域分别为区域一、区域二和区域三，区域一为焊线的第一焊点到线弧顶端弯曲点的区域，区域二为焊线线弧顶端平滑区域，区域三为焊线线弧顶端弯曲点到第二焊点的区域，所述区域二被设置为特征点区域，检测时，若特征点区域相比IC芯片合格焊线的特征点区域长度变短，则判断缺陷类型为三角型缺陷。
[0014]本发明还公开了一种芯片焊线缺陷检测系统，其可以使用上述芯片焊线缺陷检测方法，所述芯片焊线缺陷检测系统包括检测相机、检测镜头和检测光源，所述检测光源的的角度和高度根据检测相机和检测镜头所组成的成像系统以及所需要检测的芯片焊线类型对应调整，所述检测光源将检测相机成像视野内的芯片照射均匀，使视野内芯片上的焊线都能接收到特定角度的光线。[0015]优选地，所述检测相机为面阵相机或线扫相机；所述镜头为远心镜头。[0016]本发明提供的技术方案相比于现有技术，包括以下效果：
本文提出的一种焊线缺陷检测方法，不需要3D方案，该方法能够通过2D的方案检测出芯片焊线缺陷，只需要通过分析特征点区域的信息与OK产品的特征点区域信息比对，就可以完成芯片焊线质量的判断，相比于现有技术有的人力检测方式或者3D方案，效率高且成本低。本文提出的一种焊线缺陷检测系统，包括检测相机、检测镜头、检测光源，结构简单，易于装配和操作，检测效率高且成本低，应用范围广，适用于LED芯片焊线或IC芯片焊线等芯片焊线。
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说 明 书
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附图说明
[0018]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本发明的实施例一的焊线缺陷检测系统检测示意图。[0020]图2为本发明实施例一的焊线结构示意图。[0021]图3-1为正常LED芯片焊线实际成像。
[0022]图3-2为线弧后拉缺陷的LED芯片焊线实际成像。[0023]图4为实施例二--IC芯片焊线示意图。[0024]图5-1为正常IC芯片焊线的实际成像图。
[0025]图5-2为三角线型缺陷的IC芯片焊线实际成像图。[0026]1-1：检测相机；1-2：检测镜头；1-3：检测光源；2-1：区域一；2-2：区域二；2-3：区域三；2-4：区域四； 4-1：区域一；4-2：区域二；4-3：区域三。
[0027]
具体实施方式
[0028]为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。[0029]实施例一（LED芯片）
由于保证焊线在实际应用上不会直接接触到LED芯片而导致短路，所以焊线时线弧会弯曲，故存在弯曲点。特定角度的光束照射到弯曲点时会发生反射，这些反射的光束一部分会进入镜头，从成像中就可看到弯曲点是个亮点，而其他无弯曲的线弧区域，全部的光束反射后均未进入镜头，故这些区域成像为暗线。[0030]接下来，我们将弯曲点的区域称为特征点区域，成像中亮点称为特征点区域。在实际生产中，若焊线的过程中出现故障，会出现一些线弧缺陷，如线弧前倾和线弧后拉。若出现线弧后拉，弯曲点会向后移动，且弯曲的顶点通常会拉长，这样特定角度的光线经弯曲顶点反射进入镜头的光束会变多，成像后特征点区域会变长且位置向后移动，因此与OK产品的特征点对比可判断出是线弧后拉缺陷。若出现线弧前倾，弯曲点会向前移动，这样特定角度的光线经弯曲顶点反射进入镜头的光线会变少，成像后特征点位置会向前移动且变小。[0031]如图1所示，该光学系统由检测相机1-1、检测镜头1-2和检测光源1-3组成。所述检测相机为面阵相机、检测镜头为远心镜头、检测光源为环形光源。[0032]本发明的检测系统中检测光源的一个实例，使用的是70°环形光，保证在19mm*19mm的视野内LED均能接收到70°的光束。[0033]如图2所示，LED的金线可以分成四个区域，区域一2-1代表焊线的第一焊点到线弧顶端弯曲点的区域，区域二2-2代表焊线线弧顶端弯曲点区域，区域三2-3代表焊线线弧顶
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端弯曲点到LED支架弯曲点的区域，区域四2-4代表LED支架弯曲点到第二焊点的区域。如图2所示，检测光源所发出的光束无法照射到区域一，导致区域一变暗。检测光源所发出的光束照射到区域二发生反射，反射光束部分进入到相机，从而区域二变亮。检测光源所发出的光束照射到区域三发生发射，但反射光束并不进入镜头，相机无法接收到区域三反射的光束，从而区域三变暗。检测光源所发出的光束照射到区域四，其反射光束部分会进入到相机，从而区域四变亮。实际成像效果如图3-1所示，区域二和区域四为亮点即特征点区域，区域一和区域三为暗区域。对于区域二和区域四，变亮的区域我们称为特征点区域一和特征点区域二，区域二对应特征点区域一，区域四对应特征点区域二。若产品出现线弧后拉缺陷时，特征点区域二变长，且相对后移，特征点区域一位置向后移动且变长，特征点二不变，实际效果图如图3-2所示。[0034]实施例二（IC产品）
本发明的检测系统中检测光源的另一个实例，使用的是60°环形光，保证在6.7mm*4.5mm的视野内IC均能接收到60°的光束。[0035]如图4所示，IC的金线可以分成三个区域，区域一4-1代表焊线的第一焊点到线弧顶端弯曲点的区域，区域二4-2代表焊线线弧顶端平滑区域，区域三4-3代表焊线线弧顶端弯曲点到第二焊点的区域。检测光源所发出的光束无法照射到区域一，导致区域一变暗。检测光源所发出的光束照射到区域二发生反射，反射光束部分进入到相机，从而区域二变亮。检测光源所发出的光束照射到区域三发生发射，但反射光束并不进入镜头，相机无法接收到区域三反射的光束，从而区域三变暗。实际成像效果如图5-1所示，区域二为亮点即特征点区域，区域一和区域三为暗区域。若产品出现三角线型缺陷时，区域二变短实际效果图如图5-2所示。
[0036]特征点的出现和相机镜头的高度以及检测光源的高度有关，其光束的反射遵守反射定律。光的反射定律如下：
（1）光反射时，反射光线、入射光线、法线都在同一平面内。[0037]（2）光反射时，反射光线、入射光线分居法线两侧。[0038]（3）光反射时，反射角等于入射角。[0039]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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说 明 书 附 图
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