探卡探针相对测试平台高度检测方法技术

本发明专利技术公开了探卡探针相对测试平台高度检测方法，本发明专利技术中完整的检测算法主要包括探针在图像中位置的确认和图像中探针清晰度评价以及探针高度确认；对输入图像进行均值滤波其中滤波核的大小，对滤波后的图像进行乘法操作，阈值分割即可得到探针在图像中位置；对图像进行拉普拉斯变换，并将得到的图像进行加法运算后计算图像中灰度值的均值和标准差，其中标注差最大的图像为最佳对焦图，计算探针与芯片测试平台的距离；本发明专利技术适应半导体行业芯片测试设备探针位置高度的快速检测，完成芯片测试生产过程中的自动化检测；利用该方法可以快速、准确识别探针高度，与人工检测相比，有效降低工人劳动强度，提高了换卡换产效率。提高了换卡换产效率。提高了换卡换产效率。

【技术实现步骤摘要】
探卡探针相对测试平台高度检测方法


[0001]本专利技术涉及光学检测
，具体为探卡探针相对测试平台高度检测方法。

技术介绍

[0002]在芯片晶圆自动化测试中，如果探卡上的探针与待测芯片上的焊垫(pad)相对距离不准确，容易使得芯片上的焊垫与探针接触不良，造成原本良品被判定为不良，如果探针压入焊垫过重，则造成焊垫损坏，这都会使得产品的良率无法得到保证。
[0003]传统的探卡探针相对芯片测试平台距离的确认方式，取少量芯片晶圆进行手动测试，将测试后的芯片放到显微镜下，通过人工判断芯片焊垫上测试压点的大小和深度是否合格，如果不合格则需要重新取一批新的芯片进行手动测试观察，这样容易造成物料的浪费，耗时长人工劳动强度大同时，无法保证芯片测试压点的大小深度的一致性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供探卡探针相对测试平台高度检测方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：探卡探针相对测试平台高度检测方法，包括以下步骤：
[0006]S1、系统接收到对焦请求后通过Z轴电机驱动带动相机上下运动并采集图像，算法开始对图像进行图像预处理工作；
[0007]S2、预处理工作中，先对图像进行均值滤波，并对滤波后的图像进行乘法运算，然后对图像进行二值化处理，得到探针所在图像位置区域；
[0008]S3、通过图像预处理后可得到探针在图像中的位置区域，然后对该区域内的图像进行清晰度评价；
[0009]S4、将图像进行除法运算，使图像高亮度区对比度进一步增强，低亮度区对比度进一步减弱，从而拉伸图像对比度，最后在对图像求灰度值均值和标准差；
[0010]S5、记录当前图像的标准差值和当前图像Z轴高度，Z轴带动相机从起始位到结束位，间隔0.002mm拍照计算获取记录图像标准差和图像对应Z高度，最后从记录的数据集合中提取出标准差最大值对应的Z高度，这个高度就当前相机镜头对探针的最佳对焦位置H，由于镜头本身的最佳对焦距离是已知的L，可直接计算出当前探针的高度位置＝H+L。
[0011]进一步的，在步骤S1中，先将工业相机和镜头水平安装，通过45度棱镜对探针进行拍照。
[0012]进一步的，通过45度棱镜将光源镜头集成一体化，环形光源安装于45度棱镜远离镜头一端，环形光源位于探针下方，使得相机镜头水平安装。
[0013]进一步的，环形光源将探针针尖打亮，然后再进行采像处理。
[0014]进一步的，在步骤S2中，将灰度值大于100的取值为255，小于100的取值为0，得到探针所在图像位置区域。
[0015]进一步的，在步骤S2中，所用到的图像处理包括均值滤波、乘法运算；图像上点(x,y)的平均滤波值计算公式如下：
[0016][0017]n为滤波器的大小，P(i,j)为原始图像，P(x,y)为滤波后的图像，求像素点(x,y)窗口大小n*n中所有像素灰度值的平均值。
[0018]进一步的，在步骤S2中，图像乘法运算，使图像高亮度区对比度进一步增强，低亮度区对比度进一步减弱,其公式如下：
[0019]Z(x,y)＝X1(x,y)
×
X2(x,y)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0020]X1(x,y)为图像中坐标为(x,y)点的灰度值，X2(x,y)为图像中坐标为(x,y)点的灰度值，Z(x,y)为两个灰度值的乘积。
[0021]进一步的，在步骤S3中，方法为取两个变换掩膜对图像进行拉普拉斯变换，其中掩膜分别为：
[0022]掩膜1为：
[0023]掩膜2为：
[0024]进一步的，将拉普拉斯变换得到的图像进行加法运算：
[0025]Z(x,y)＝a1X1(x,y)+a2X2(x,y)+
…
anX
n
(x,y)+c
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0026]an代表变换所用到的掩膜四周数值如掩膜1、掩膜2，X
n
(x,y)代表与掩膜数值重合的像素灰度值，c代表掩膜中间的数值，Z(x,y)代表掩膜中心在图像(x,y)位置，掩膜中数值与其重合的像素相乘后求和。
[0027]进一步的，在步骤S4中，均值和标准差公式如下：
[0028][0029][0030]mean为图像中所有像素灰度值的平均值，F为像素个数，g(p)为图像中p点的灰度值，Deviation为图像灰度值标准差。
[0031]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：
[0032]1、本专利技术通过45度棱镜将光源镜头集成一体化，使得相机镜头水平安装，减少了Z方向的空间占用；完整的检测算法主要包括探针在图像中位置的确认和图像中探针清晰度评价以及探针高度确认；对输入图像进行均值滤波其中滤波核的大小，对滤波后的图像进行乘法操作，阈值分割即可得到探针在图像中位置；上个步骤提取到探针在图像中位置之后，使用预定义好的掩膜分别对探针所在区域图像进行拉普拉斯变换，并将得到的图像进行加法运算后计算图像中灰度值的均值和标准差，其中标注差最大的图像为最佳对焦图，根据对焦图索引可得到该位置的Z高度H，相机镜头的最佳对焦距离是固定的L，探针的Z高度位置＝H+L，探针与芯片测试平台的距离＝H+L
‑
H1；
[0033]2、本专利技术通过图像和运动轴采集图像，由算法分析确认探针最佳对焦位置，从而
计算出探针与芯片测试平台的距离，提高检测效率，减少芯片耗材和避免了手动确认过程中探针的损坏；本专利技术主要针对芯片自动化测试生产过程中探卡装拆更换环节，本专利技术适应半导体行业芯片测试设备探针位置高度的快速检测，完成芯片测试生产过程中的自动化检测；利用该方法可以快速、准确识别探针高度，与人工检测相比，有效降低工人劳动强度，提高了换卡换产效率。
附图说明
[0034]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0035]图1是本专利技术中探针高度位置检测光学方案示意图；
[0036]图2是本专利技术中探针虚焦光学效果图；
[0037]图3是本专利技术中探针最佳对焦光学效果图；
[0038]图4是本专利技术中核心算法流程图；
[0039]图5是本专利技术中加法运算示意图；
[0040]图6是本专利技术中探针图像位置和图像中探针清晰度评价算法流程图；
[0041]图7是本专利技术中探针与芯片测试平台检测示意图。
具体实施方式
[0042]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0043]如图1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.探卡探针相对测试平台高度检测方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、系统接收到对焦请求后通过Z轴电机驱动带动相机上下运动并采集图像，算法开始对图像进行图像预处理工作；S2、预处理工作中，先对图像进行均值滤波，并对滤波后的图像进行乘法运算，然后对图像进行二值化处理，得到探针所在图像位置区域；S3、通过图像预处理后可得到探针在图像中的位置区域，然后对该区域内的图像进行清晰度评价；S4、将图像进行除法运算，使图像高亮度区对比度进一步增强，低亮度区对比度进一步减弱，从而拉伸图像对比度，最后在对图像求灰度值均值和标准差；S5、记录当前图像的标准差值和当前图像Z轴高度，Z轴带动相机从起始位到结束位，间隔0.002mm拍照计算获取记录图像标准差和图像对应Z高度，最后从记录的数据集合中提取出标准差最大值对应的Z高度，这个高度就当前相机镜头对探针的最佳对焦位置H，由于镜头本身的最佳对焦距离是已知的L，可直接计算出当前探针的高度位置＝H+L。2.根据权利要求1所述的探卡探针相对测试平台高度检测方法，其特征在于：在步骤S1中，先将工业相机和镜头水平安装，通过45度棱镜对探针进行拍照。3.根据权利要求2所述的探卡探针相对测试平台高度检测方法，其特征在于：通过45度棱镜将光源镜头集成一体化，环形光源安装于45度棱镜远离镜头一端，环形光源位于探针下方，使得相机镜头水平安装。4.根据权利要求3所述的探卡探针相对测试平台高度检测方法，其特征在于：环形光源将探针针尖打亮，然后再进行采像处理。5.根据权利要求1所述的探卡探针相对测试平台高度检测方法，其特征在于：在步骤S2中，将灰度值大于100的取值为255，小于100的取值为0，得到探针所在图像位置区域。6.根据权利要求5所述的探卡探针相对测试平台高度检测方法，其特征在于：在步骤S2中，所用到的图像处理包括均值滤波、乘法运算；图...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯家俊，雷志新，万群，张晧亮，杜泽峰，
申请(专利权)人：珠海博明视觉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：