機器視覺技術(shù)在半導(dǎo)體產(chǎn)品外觀檢測中的應(yīng)用

1、機器視覺技術(shù)在半導(dǎo)體產(chǎn)品外觀檢測中的應(yīng)用The Application of Machine Vision Technology in the Visual Inspection of Semiconductors王曉華（江陰新基電子設(shè)備有限公司，江蘇 江陰 214429）摘要機器視覺就是用機器代替人眼來做測量和判斷，特點是提高生產(chǎn)的柔性和自動化程度。鑒于機器視覺良好的特點，因此被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體行業(yè)和電子行業(yè)。然半導(dǎo)體產(chǎn)品多元化的特性，也使得檢測機臺多元化。本文主要介紹半導(dǎo)體產(chǎn)品從料管到編帶的視覺設(shè)備應(yīng)用。該設(shè)備利用工控機自主研發(fā)，運行速度快，穩(wěn)定性好，能滿足生產(chǎn)工藝的要求。關(guān)鍵詞機器視覺、

2、半導(dǎo)體產(chǎn)品、料管、編帶AbstractMachine Vision refers to the use of machines instead of human vision to make measurements and judgments, which could increase the flexibility as well as the level of automation of production. This technology has been widely applied to the semiconductor and the electronics industri

3、es for its excellent features. Nevertheless, the wide range of semiconductors has led to the diversification of inspection machines.This article mainly discusses the application of machine vision equipment in semiconductors from tubes to carrier tapes. Self-developed with the help of IPC (Industrial

4、 Personal Computer), this equipment has the advantages of high running speed and stable performance, and meets the needs of the production process.Key WordsMachine Vision, Semiconductor, Tube, Carrier tape料管到編帶測試機主要用于半導(dǎo)體產(chǎn)品外觀檢測。設(shè)備首先對產(chǎn)品進(jìn)行電性能測試，然后采用機器視覺技術(shù)對測試后的良品進(jìn)行外觀檢測，包括產(chǎn)品的MARK檢測和LEAD檢測系統(tǒng)，最終以編帶的形式封裝產(chǎn)品，

5、是一個集機械、光學(xué)、機器視覺為一體的高智能設(shè)備，能夠替代人工對外觀的檢測，提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品品質(zhì)。1、 系統(tǒng)架構(gòu)該設(shè)備是單工位單軌道供料設(shè)計，整個機構(gòu)主要包括料管供料系統(tǒng)、測試軌道系統(tǒng)、測試梭子分料系統(tǒng)、翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)、軌道視覺檢測系統(tǒng)、吸料搬運系統(tǒng)、載帶傳送系統(tǒng)、載帶視覺檢測系統(tǒng)、載帶封合系統(tǒng)和切載帶系統(tǒng)。（如圖1所示）供料系統(tǒng)吸料搬運系統(tǒng)測試系統(tǒng)工控機軌道視覺系統(tǒng)載帶收料封合系統(tǒng)載帶視覺系統(tǒng)切載帶系統(tǒng)翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)測試軌道梭子分料傳送系統(tǒng)圖11.1 供料單元供料料倉內(nèi)一次可堆疊大于30管料管，并根據(jù)料管長度可手動調(diào)節(jié)；為使產(chǎn)品完全且平穩(wěn)流入測試軌道，對料管設(shè)置壓緊裝置、翻轉(zhuǎn)裝置及敲管裝置。1.2

6、主軌道單元主軌道包括測試軌道、測試梭子分料軌道、翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)、光檢軌道及吸料軌道。軌道之間的連接設(shè)有定位銷，便于軌道定位。測試軌道具有防呆功能和檢測雙料的功能，防呆功能能及時發(fā)現(xiàn)供料系統(tǒng)內(nèi)的產(chǎn)品供料方式是否正確，檢測雙料功能可確保產(chǎn)品在主軌道是單顆工作。梭子分料軌道主要是剔除測試后的不良品，以保證流入翻轉(zhuǎn)軌道的是良品。翻轉(zhuǎn)軌道是將產(chǎn)品旋轉(zhuǎn)180度，以保證流入光檢軌道的產(chǎn)品正面向上。吸料軌道是將視覺檢測后的產(chǎn)品進(jìn)行首次分料：剔除光檢不良品，良品將裝入載帶系統(tǒng)。1.3 吸料搬運單元吸料搬運系統(tǒng)是主軌道與載帶系統(tǒng)的一個銜接點，作用是將首次光檢后的良品放入載帶內(nèi)。要求確保穩(wěn)定、精確、可靠。1.4 載帶單元

7、載帶單元主要包括載帶傳送裝置、載帶視覺系統(tǒng)、蓋帶與載帶封合裝置和切斷裝置。載帶傳送采用步進(jìn)電機帶動與載帶同等間距的齒輪盤，分度更精確。封合系統(tǒng)采用雙氣缸模式，上氣缸縮短封合行程，下氣缸進(jìn)行封合動作，確保動作快速性；封刀采用模組形式，可快速拆裝。切刀用來快速切斷載帶，并且保證切口平整。載帶視覺系統(tǒng)是對進(jìn)入載帶的產(chǎn)品再次進(jìn)行外觀檢測，防止產(chǎn)品在放入載帶過程中的二次形變。2、 視覺檢測系統(tǒng) 我們的視覺檢測系統(tǒng)采用輪廓檢測技術(shù)來進(jìn)行識別對象，辨識度高。不同于以往的將2D Mark和3D Lead分開來檢測的模式，此次我們的視覺檢測系統(tǒng)集成2D Mark和3D Lead檢測系統(tǒng)，整套檢測系統(tǒng)更小巧，更穩(wěn)

8、定。相機采用130w像素相機，檢測精度可達(dá)0.015mm，檢測周期短，速度快。 本設(shè)備上有軌道視覺檢測和載帶視覺檢測兩次檢測，都是對單顆產(chǎn)品進(jìn)行兩次拍照檢測，一張照片用于管腳檢測，一張照片用于印章檢測，唯一不同的是軌道視覺檢測系統(tǒng)采用單光源模式，而載帶視覺檢測系統(tǒng)采用雙光源模式，對Mark和Lead檢測進(jìn)行分別打光，并裝有藍(lán)寶石鏡面的檢測窗口。2.1 視覺硬件架構(gòu)軌道視覺系統(tǒng)和載帶視覺系統(tǒng)位置角度可單獨調(diào)節(jié)。載帶視覺系統(tǒng)上的光源座可90度旋轉(zhuǎn)，便于取走不良品。圖22.2 檢測流程當(dāng)產(chǎn)品當(dāng)檢測站位時，通過IO觸發(fā)光檢拍照，拍照后視覺系統(tǒng)開始檢測，同時設(shè)備等待光檢回饋的GrabDone、EOT及檢

9、測結(jié)果BIN信號，只有正確接收到上述信號，說明檢測流程結(jié)束。（圖3所示）產(chǎn)品到光檢站光檢觸發(fā)拍照等待光檢GradDone信號等待光檢EOT信號等待結(jié)果BIN信號當(dāng)前產(chǎn)品檢測完成圖32.3 檢測功能2D Mark檢測功能：可設(shè)置多個印碼檢測模板，采用相似度檢測，檢查印碼錯字、無印字、模糊、印刷字體反向、漏字等。2D Intape檢測功能：檢查腳長、腳寬、間隔、彎曲、開檔、腳傾斜、嚴(yán)重翹腳等。3D Lead檢測功能：檢查腳型，共平面度，站立高度，腳長，腳寬，間隔，彎曲，開檔，腳傾斜；CCD系統(tǒng)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)塊檢測，重復(fù)精度達(dá)到（GR&R）<10%，每臺機器配備一塊用于校準(zhǔn)VISION的標(biāo)準(zhǔn)塊

10、。如圖4所示：左圖為管腳檢測，右圖為印章檢測圖42.4 檢測參數(shù)設(shè)置包括系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、圖像設(shè)置、產(chǎn)品容許度設(shè)置、通訊設(shè)置、校準(zhǔn)設(shè)置、學(xué)習(xí)設(shè)置和功能權(quán)限設(shè)置七個部分。圖51） 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置設(shè)置相機拍照延時時間、機臺信息、是否保存圖像等信息。圖62）圖像設(shè)置可對圖像的曝光時間、對比度、亮度進(jìn)行設(shè)置；可對圖像保存類型及數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置；圖73） 容許度設(shè)置根據(jù)管腳檢測或印章檢測，對詳細(xì)的功能檢測進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，以判斷檢測結(jié)果是否在設(shè)定范圍內(nèi)。圖84） 通訊設(shè)置通過設(shè)置IO點讓視覺系統(tǒng)與Handler系統(tǒng)建立通訊，視覺系統(tǒng)檢測處理后向Handler及時反饋檢測信號，Handler根據(jù)檢測結(jié)果進(jìn)行產(chǎn)品分檔。5

11、） 校準(zhǔn)設(shè)置使用Vision標(biāo)準(zhǔn)塊進(jìn)行校準(zhǔn)，以保證檢測精度。圖96） 學(xué)習(xí)設(shè)置通過設(shè)置產(chǎn)品搜索范圍、引腳個數(shù)、閾值、字模等信息，產(chǎn)品以此為模板進(jìn)行管腳和印章匹配。圖10所示：左圖為引腳學(xué)習(xí)界面，右圖為印章字模學(xué)習(xí)界面。圖103、 結(jié)語料管到編帶測試機是一款高性能的外觀檢測設(shè)備，產(chǎn)品使用范圍廣，規(guī)格變化容易，傳送系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，速度快，準(zhǔn)確穩(wěn)定，信息存儲量大，機構(gòu)模組化設(shè)計，拆裝方便，便于以后擴展為相類似的機型。實際運行情況表明，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，能滿足生存工藝的要求。參考文獻(xiàn)：1 吳福朝. 計算機視覺中的數(shù)學(xué)方法M，北京：科學(xué)出版社，2011.2 Milan Sonka，Vaclav Hlavac，Roger