專利名稱：Ic芯片引腳共面性檢測儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電子集成電路模塊的檢測設備，特別是IC芯片引腳共面性檢測設備。
背景技術：
隨著電子信息工業的迅速發展，在電子集成電路器件生產的流水線上，產品性能檢測是一
項重要的工序，特別是SO型IC芯片在進行表面貼裝時，貼裝工藝對引腳的共面性提出了相 當高的要求。根據相關調查，目前國際上有生產類似檢測儀器的廠家，但只具有20腳、28mm 以內的芯片的大視場檢測的儀器，而在國內尚未發現具有生產此類產品設備的生產廠家，以 日本同類產品為代表，其檢測儀器具有計算機識別、圖像采集和光源照明系統，其檢測方法 是通過物鏡景深效應及其成像清晰度來判斷IC芯片是否合格，這種方法的缺點如下
1、 檢測速度慢，因需要控制好物鏡的景深值O.lmm，則物鏡的視場不宜過大，過大會導 致像差大，尤其是軸外像差難以消除，從而很難保證景深0.1mm，故無法一次性檢測28個以 上的引腳，最終導致檢測速度慢， 一個芯片分四段進行檢測，其檢測一個芯片時間約需要8 秒；
2、 芯片生產成本大，因其設備是將芯片的頂面作為基準面，引腳朝上，平放在設備的檢 測平臺上，為了保證檢測的平穩性，就必須保證頂面的加工平面度，以及與引腳底面的平行 度，這樣會對芯片本身的加工質量提出更高的要求，從而導致芯片生產成本的增加；
3、 物鏡制造成本高，因物鏡景深值的精度要求很高，會使物鏡結構變得很復雜，從而加 工成本很高；
4、 設備價格昂貴。
實用新型內容
本實用新型的目的是為了克服上述現有技術的不足，公開一種結構新穎、價格便宜、能快 速檢測IC芯片引腳共面性，避免規模生產時發生不良焊接的一種IC芯片引腳共面性檢測儀。
本實用新型包括圖像采集系統和自動識別軟件系統，與現有技術不同的是它還設置有包 括芯片進料定位機構、光路切換機構和電機控制機構三部分的機電控制系統，光學圖像采集 系統為左右對稱的雙光路結構，機電控制系統分別與光學圖像采集系統和計算機識別系統連 接。
所述的芯片進料定位機構置于檢測儀主支撐架的中部和半反半透鏡之間，由芯片支撐架、 左芯片固定壓條、右芯片固定壓條、芯片定位板和定位珠組成，在芯片定位板的中部開設一 個通孔，定位珠設置在該通孔中，左芯片固定壓條和右芯片固定壓條對應于被檢測芯片的尺 寸，分別配裝在芯片定位板的下方和芯片支撐架的左、右端面上。
所述的光路切換機構包括推拉棱鏡裝置和滑動裝置，推拉棱鏡裝置由直線電機、推拉棱鏡 推桿、推拉棱鏡底板、推拉棱鏡座、芯片推桿、傳感器和左、右推拉棱鏡以及左、右行程控 制桿組成，推拉棱鏡底板右側的下面固定在導軌滑動體上，右側的上面與推拉棱鏡座鏈接，右推拉直角棱鏡、左推拉直角棱鏡固定在推拉棱鏡底板與推拉棱鏡座所圍著的空隙中(兩棱 鏡的反射面方向相反)；推拉棱鏡底板中部的長槽中分別固定著左行程控制桿、右行程控制桿、 推拉棱鏡底板左側端面與固定在電機支撐座上的直線電機相連，推拉棱鏡底板左側下面與芯 片推桿相連，傳感器固定架的左端固定在電機支撐座的頂端，傳感器固定架的右側兩端各固 定在左右的主支撐架的頂部，傳感器固定在傳感器固定架的中部。
滑動裝置包括支撐塊、導軌基座、滑軌座和導軌滑動體，支撐塊固定在主支撐架上，滑軌 座固定在支撐塊的中部，左右各一導軌基座固定在滑軌座上，兩導軌基座中間夾著導軌滑動 體，并在接觸的面上填滿滾珠，可使導軌滑動體在兩導軌基座中間來回的自由的往復運動。
所述的電機控制機構，其電控柜設置在主支撐架旁，在電控柜中設置有單片機，該單片機 通過導線與直線電機連接。
所述的左右對稱的雙光路機構，即在芯片定位機構的左右兩邊對稱設置有光源箱、三片聚 光鏡、光瀾和半反半透鏡，在主支撐架的頂端內面設置有與半反半透鏡相對的兩個直角棱鏡， 直角棱鏡設置在直角棱鏡座中，推拉棱鏡亦為兩個并排反射面相反，反射面與直角棱鏡相對， 推拉棱鏡設置在推拉棱鏡座中，推拉棱鏡座設置在滑動裝置上，推拉直角棱鏡將光信號反射 在其垂直上方的物鏡及CCD中成像。工作時，鎢燈發出的光線依次通過三片聚光鏡(聚光鏡 固定在主支撐架上)、光瀾、半反半透鏡后，直射在檢測芯片引腳及芯片支撐架上，經該表面 發射后，直射在半反半透鏡的反射面上，將光線反射到位于半反半透鏡垂直上方的直角棱鏡 上(直角棱鏡固定在直角棱鏡座上，直角棱鏡座固定在主支撐架上)，然后該直角棱鏡將光線 反射到與該棱鏡成水平方向，且安放在推拉棱鏡座中，反射面與之相對的右推拉直角棱鏡上， 最后由該棱鏡將光線反射到位于其垂直上方的CCD進行成像。在整個光路中CCD每次只能 對其中一側引腳的光信號進行成像，而兩路光信號的切換的是安放在推拉棱鏡座和推拉棱鏡
底板中兩個反射面相反且并排放置的直角棱鏡(右推拉直角棱鏡、左推拉直角棱鏡)，加上通 過電機對推拉棱鏡底板的往復控制來實現兩路光信號切換。 整個檢測設備運行過程說明如下
當直線電機向前推進時，檢測芯片和安裝在推拉棱鏡底板與推拉棱鏡座所圍繞著的空隙中 右推拉直角棱鏡、左推拉直角棱鏡一起向前運動，直到左行程控制桿接觸到傳感器的檢測區 域，傳感器發送信號給單片機，單片機控制電機停止，此時左推拉直角棱鏡將檢測芯片左側 檢測光信號通過物鏡傳遞給CCD成像，待軟件處理后，PC機通知單片機左側檢測完絲，單 片機控制直線電機往后運動，此時安裝在推拉棱鏡底板與推拉棱鏡座所圍繞著的空隙中右推 拉直角棱鏡、左推拉直角棱鏡一起往后運動(檢測芯片停留在檢測位置)，直到右行程控制桿 接觸到傳感器的檢測區域后，傳感器發送信號給單片機，單片機控制電機停止，此時右推拉 直角棱鏡將檢測芯片右側檢測光信號通過物鏡傳遞給CCD成像，待軟件處理后將芯片檢測結 果顯示到屏幕上，即完成了一片檢測芯片的檢測，該結構在直線電機一次往返條件下，成功 實現了進料和兩側芯片引腳的檢測。
本實用新型的優點是
1、檢測速度快，由于在整個光路中CCD每次只能對其中一側引腳的光信號進行成像，而兩路光信號的切換的是安放在推拉棱鏡座和推拉棱鏡底板中兩個反射面相反且縱向置放的直 角棱鏡，因此在0 3秒內可完成一個IC芯片的檢測；
2、 合格率高，與現有技術相比，本實用新型通過光學系統在CCD攝像機中的成像，再由 軟件判斷成像中IC芯片引腳與基準面的距離，從而判斷該芯片是否合格；
3、 設備成本低，由于不用物鏡景深效應及其成像清晰度來判斷IC芯片是否合格，降低了 物鏡制造成本；
4、 本實用新型結構新穎，占地面積小，易安裝、易操作。
圖l為本實用新型結構示意圖2為本實用新型機電控制系統結構示意圖。
圖中l.芯片支撐架 2.左芯片固定壓條片3.右芯片固定壓條 4.芯片定位板 5.定位珠 6.照明光源箱 7.三片式聚光鏡 8.光瀾 9.半反半透鏡 10.主支撐架 ll.支撐塊12.滑軌座13.導軌基座14.導軌滑動體15.推拉棱鏡底板16.直角棱鏡座 17.直角棱鏡 18.推拉棱鏡座 19.右推拉直角棱鏡 20.左推拉直角棱鏡 21.芯片推桿 22.直線電機 23.傳感器固定架 24.傳感器 25.左行程控制桿 26.右行程控制桿 27.檢測芯片28.電機支撐座具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步說明。
參照圖1、圖2，本實用新型由機電控制系統、光學圖像采集系統和自動識別系統組成， 機電控制系統分別與光學圖像采集系統和自動識別系統連接，光學圖像采集系統為對稱的雙 光路傳遞結構。
如圖1所示，光學圖像采集系統包括照明光源箱6、三片聚光鏡7、光瀾8、半反半透鏡9 和設置在主支撐架10頂端內面與半反半透鏡9相對的兩個直角棱鏡17。檢測時，照明光源 箱6的鎢燈發出的光線依次通過三片聚光鏡7 (聚光鏡7固定在主支撐架10上)、光瀾8、半 反半透鏡9后，直射在檢測芯片27引腳及芯片支撐架1上，經該表面發射后，直射在半反半 透鏡9的發射面上，將光線反射到位于半反半透鏡9垂直上方的直角棱鏡17上(直角棱鏡 17固定直角棱鏡座16上，直角棱鏡座16固定在主支撐架10上)，然后該直角棱鏡17將光 線反射到與該棱鏡成水平方向，且安放在推拉棱鏡座18中，反射面與之相對的右推拉直角棱 鏡19，最后由該棱鏡將光線反射到位于其垂直上方的CCD進行成像。在整個光路中CCD每 次只能對其中一側引腳的光信號進行成像，而兩路光信號的切換的是安放在推拉棱鏡座16和 推拉棱鏡底板15中兩個反射面相反且并排放置的右推拉直角棱鏡19、左推拉直角棱鏡20， 加上通過電機22對推拉棱鏡底板15的往復控制來實現兩路光信號切換。
如圖2所示，本實用新型機電控制系統包括芯片進料定位機構、光路切換機構和電機控制 機構，各部分結構分述如下1、 芯片進料定位機構主要作用是將芯片進行定位。芯片進料定位機構置于主支撐架10的 中部和半反半透鏡9之間，由芯片支撐架l、左芯片固定壓條2、右芯片固定壓條3、芯片定 位板4和定位珠5組成，在芯片定位板4的中部開設著一個通孔，定位珠5設置在該通孔中。 工作時，檢測芯片27引腳朝下平放在芯片支撐架1上的檢測位置，固定在芯片支撐架1上的 左芯片固定壓條2和右芯片固定壓條3將檢測芯片27夾在中間，檢測芯片27可在中間按進 料方向前后滑動，固定在左芯片固定壓條2和右芯片固定壓條3上方芯片定位板4的頂部有 一定位珠5，用于對檢測芯片的進行定位。
2、 光路切換機構主要作用是將檢測芯片27左右兩路的光信號進行切換，先后次序傳遞給 物鏡和CCD進行光學成像，其結構是支撐塊ll固定在主支撐架10上，滑軌座12固定在 支撐塊ll的中部，左右各一導軌基座13固定在滑軌座12上，兩導軌基座13中間夾著導軌 滑動體14，并在接觸的面上填滿滾珠，可使導軌滑動體14在兩導軌基座13中間來回的自由 的往復運動。推拉棱鏡底板15右側的下面固定在導軌滑動體14上，右側的上面與推拉棱鏡 座18連接，右推拉直角棱鏡19、左推拉直角棱鏡20固定在推拉棱鏡底板15與推拉棱鏡座 18所圍著的空隙中(兩棱鏡的反射面方向相反)；推拉棱鏡底板15中部的長槽中分別固定了 左行程控制桿25、右行程控制桿26;推拉棱鏡底板15右側端面與固定在電機支撐座28上的 直線電機22相連，推拉棱鏡底板15右側下面與芯片推桿21相連，傳感器固定架23的左端 固定在電機支撐座28的頂端，傳感器固定架23的右側兩端各固定在左右的主支撐架10的頂 部；傳感器24固定在傳感器固定架23的中部。
整個檢測設備運行過程參照圖1、 2描述如下
當直線電機22向前推進時，檢測芯片27和安裝在推拉棱鏡底板15與推拉棱鏡座18所圍 繞著的空隙中右推拉直角棱鏡19、左推拉直角棱鏡20—起向前運動，直到左行程控制桿25 接觸到傳感器24的檢測區域，傳感器24發送信號給單片機，單片機控制電機停止，此時左 推拉直角棱鏡20將檢測芯片27左側檢測光信號通過物鏡傳遞給CCD成像，待軟件處理后， PC機通知單片機左側檢測完畢，單片機控制直線電機22往后運動，此時安裝在推拉棱鏡底 板15與推拉棱鏡座18所圍著的空隙中右推拉直角棱鏡19、左推拉直角棱鏡20 —起往后運 動(檢測芯片27停留在檢測位置)，直到右行程控制桿24接觸到傳感器24的檢測區域后， 傳感器24發送信號給單片機，單片機控制電機停止(圖5位置)，此時右推拉直角棱鏡19將 檢測芯片27右側檢測光信號通過物鏡傳遞給CCD成像，待軟件處理后將芯片檢測結果顯示 到屏幕上，即完成了一片檢測芯片27的檢測，該結構在直線電機22—次往返條件下，成功 實現了進料和兩側芯片引腳的檢測。
權利要求1、一種IC芯片引腳共面性檢測儀，包括光學圖像采集系統和自動識別軟件系統，其特征是該儀器還設置了包括芯片進料定位機構、光路切換機構和電機控制機構的機電控制系統，光學圖像采集系統為左右對稱的雙光路傳遞結構，機電控制系統分別與光學圖像采集系統和自動識別軟件系統連接。
2、 根據權利要求1所述的IC芯片引腳共面性檢測儀，其特征是所述的芯片進料定位 機構置于主支撐架(10)的中部和半反半透鏡(9)之間，由芯片支撐架(1)、左芯片固定壓條(2)、右芯片固定壓條(3)、芯片定位板(4)和定位珠(5)組成，在芯片定位板(4)的 中部開設著一個通孔，定位珠(5)設置在該通孔中，左芯片固定壓條(2)和右芯片固定壓 條(3)對應于被檢測芯片(27)的尺寸，分別配裝在芯片定位板(4)的下方和芯片支撐架 (1)的左、右端面上。
3、 根據權利要求1所述的IC芯片引腳共面性檢測儀，其特征是所述的光路切換機構 包括推拉棱鏡裝置和滑動裝置，推拉棱鏡裝置包括直線電機(22)、推拉棱鏡推桿、推拉棱鏡 底板(15)、推拉棱鏡座(18)、直角棱鏡(17)、芯片推桿(21)、傳感器(24)、左推拉棱鏡(20) 和右行程控制桿(26)，推拉棱鏡底板(15)左側的下面固定在導軌滑動體(14)上， 左側的上面與推拉棱鏡座(18)鏈接，右推拉直角棱鏡(19)、左推拉直角棱鏡(20)固定在 推拉棱鏡底板(15)與推拉棱鏡座(18)所圍著的空隙中，推拉棱鏡底板(15)中部的長槽 中分別固定了左行程控制桿(25)、右行程控制桿(26)、推拉棱鏡底板(15)右側端面與固 定在電機支撐座(28)上的直線電機(22)相連，推拉棱鏡底板(15)右側下面與芯片推桿(21) 相連，傳感器固定架(23)的左端固定在電機支撐座(28)的頂端，傳感器固定架(23) 的右側兩端各固定在左右的主支撐架(10)的頂部，傳感器(24)固定在傳感器固定架(23) 的中部；滑動裝置包括支撐塊(11)、導軌基座(13)、滑軌座(12)和導軌滑動體(14)，支 撐塊(11)固定在主支撐架(10)上，滑軌座(12)固定在支撐塊(11)的中部，左右各一 導軌基座(13)固定在滑軌座(12)上，兩導軌基座(13)中間夾著導軌滑動體(14)，并在 接觸的面上填滿滾珠，可使導軌滑動體(14)在兩導軌基座(13)中間來回的自由的往復運 動。
4、 根據權利要求1所述的IC芯片引腳共面性檢測儀，其特征是所述的光學圖像采集 系統為雙光路成像，在芯片定位機構的左右兩邊對稱設置有照明光源箱(6)、三片聚光鏡(7)、 光瀾(8)和半反半透鏡(9)，在主支撐架(10)的頂端內面設置有與半反半透鏡(9)相對 的兩個直角棱鏡(17)，直角棱鏡(17)設置在直角棱鏡座(16)中，左推拉棱鏡(20)和右 推拉棱鏡(19)亦為兩個并排反射面相反，反射面與直角棱鏡(17)相對，且左推拉棱鏡(20) 和右推拉棱鏡(19)設置在推拉棱鏡座(18)中，推拉棱鏡座(18)設置在推拉滑動機構上， 推拉直角棱鏡將光信號反射在其垂直上方的物鏡及CCD中成像。
專利摘要本實用新型公開了一種IC芯片引腳共面性檢測儀，它包括光學圖像采集系統和自動識別軟件系統，其特征是該儀器還設置了包括芯片進料定位機構、光路切換機構和電控柜的機電控制系統，光學圖像采集系統為左右對稱的雙光路傳遞結構，機電控制系統分別與光學圖像采集系統和自動識別軟件系統連接。這種檢測儀檢測速度快；合格率高；設備成本低；結構新穎，占地面積小，易安裝、易操作。
文檔編號G01B11/00GK201314820SQ200820113668
公開日2009年9月23日 申請日期2008年12月16日 優先權日2008年12月16日
發明者杰 張, 張騰飛, 湛賓洲, 蕭澤新, 鄧仕超, 韓文峰 申請人:桂林電子科技大學