本发明专利技术公开一种检测系统，该检测系统将二维检测（用于检测电子器件２０１的元件的二维标准）和三维检测（用于检测电子器件２０１的元件的三维标准）结合在一个模块中。还提供了用于控制和数据分析的计算机。三维图像获取装置包括三维图像传感器和三维光源（１０５）（优选的是激光辐射的平面层状光，基本垂直于电子器件的平面）。二维图像获取装置包括二维传感器（１０３和４０３）和二维光源（１０２）。当电子器件被固定在同一位置时可以完成二维和三维检测。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于二维和三维图傳验测的系统
本专利技术一般性涉及进行三维(3-D)和二维(2-D)标准分 析的检测系统。尤其涉及，所述三维和二维标准分析被用于进行集成 电路(IC)器件的检测。
技术介绍
存在制造用于检测如半导体封装的引线和焊球的电子元件 的IC器件的需求。 一些系统对半导体封装的单独的二维和三维检测是 可利用的。美国专利第5,956,134号公开一种引线检测系统，当该引线导体封装的二维和三维测量。这个系统包括第一光传感器，如CCD摄 像机，用于获取半导体器件封装的二维图像并将该图像与存储在中央 处理器(CPU)中预定的二维图像进行比较。高强度光源，如激光器， 产生从半导体封装的引线反射到生成了三维图像的第二光传感器(如 另一个CCD摄像机)的光平面。中央处理器将三维图像和预定或计算 过的引线的位置关系进行比较，从而建立引线顶端的共面性，或缺少 共面性。这个系统还包括传感器，该传感器的位置使半导体封装位于 摄像机视野范围内的中心以获取各个图像。"13 4"的缺点在于它对于二 维和三维在^L野范围内分别具有不同的中心，并且在冲企测可以进行之 前需要单独的机械结构对目标器件进行挑选和定向。 美国专利第6,118,540号公开一种用于自动检测封装的半 导体器件的二维和三维标准的检测系统，该检测系统采用单个摄像机 和一些激光源。提供二维光源对进行检测的物体照明。单个摄像机获 取物体的图像。这通过连接到系统的计算机提供用于二维分析的图像 数据。多个激光源为三维标准测量的进行提供照明。这个系统的一个 缺点是对于二维和三维检测都使用同一个摄像机，使检测通量减慢。 二维和三维标准输入数据的数量的不同，成为只运用一个摄像机的检 测系统的检测速度的瓶颈。美国专利第6,291,816号公开一种运用二维和三维扫描装 置的成像系统。二维扫描装置对物体的选定区域进行预扫描。来自二 维扫描装置的数据用于预先确定包含三维特征的兴趣区，并控制三维扫描装置。二维扫描装置包括线阵摄像机(line camera)或面阵摄像机 (area array camera )。三维扫描装置包括用于三维照明的激光器，声光 (AO)偏转器和位置敏感探测器(PSD)。该系统复杂且安装成本高。对相对简单、紧密且安装成本低并且同时改进三维检测速 度的检测系统的需求仍然存在。
技术实现思路
本专利技术指向将电子器件的元件的二维检测和三维检测结合 在一个紧凑模块中的检测系统。本专利技术中的检测系统包括用于检测 元件的二维标准的二维图像获取装置；用于检测元件的三维标准的三维图像获取装置；和连接到二维图像获取装置和三维图像获取装置用 于分析二维和三维图像的处理单元。三维图像获取装置包括三维图像传感器和三维光源。优选地，三维光源是能够产生基本垂直于电子器件所在平面的平面层状光(planar sheet of light)的激光器。二维图像 获取装置包括二维传感器和位于支架上方的二维光源。二维和三维图 像获取装置的排列使得电子器件被固定在同 一位置时可以完成二维和三维;险测。本专利技术将二维和三维检测功能结合在一个带有分光镜的模 块中。二维和三维系统的排列使它们在视野范围内具有相同的中心。 由于不同需要和选择标准用到不同的摄像机。二维摄像机是常规摄像 机，典型的是CCD摄像机。二维摄像机致力于检测如焊球/引线的位置 和尺寸的二维特征以及器件表面的瑕疯等。三维摄像机是带有与高速 数据处理硬件单元配合工作的可编程窗口尺寸的高速CMOS传感摄像 机。附图说明将下文中示例性实施例的详细描述与附图相结合，本专利技术 的优点和新颖特征将变得明显。图1表示代表根据本专利技术的优选实施例的检测系统的基本 布置的结构图。图2表示根据本专利技术的优选实施例的三维图像获取装置的 结构。图3对三维数据分析进行图解说明。图4表示本专利技术的检测系统的主视图。图5表示将二维成像系统和三维照明相结合的光学仪器。图6表示三维图像获取装置的可替换结构，其中只用到一个三维摄像机。图7表示三维图像获取装置的另一个可替换结构，该结构 满足高度和空间限制的需求。图8表示球栅阵列(BGA)器件和沿一行焊球排列的激光 的三维图像的俯视图。图9表示用于检测系统以增加图像的帧速的带有可编程窗 口尺寸的CMOS图像传感器。具体实施例方式图1表示代表根据本专利技术的优选实施例的检测系统的基本 布置的结构框图。本专利技术的检测系统由四个基本组件组成二维图像 获取装置101,该装置包括二维光源102和二维传感器103;三维图像 获取装置104，该装置包括三维光源105以及一个或两个三维传感器 106;主可编程计算机(PC) 108;以及高速图像处理器107。 二维光 源101对将要检测的电子器件如IC封装进行照明。然后电子器件元件 的二维图像被二维传感器102获取。二维图像被传送到执行二维图像 处理任务的主机108。同时，三维光源105被激活，照亮固定在同一位 置的器件。元件的三维图像被三维传感器106获取。来自传感器106 的原始图像被传送到实时对图像数据进行重整并提取激光中线的高速 图像处理器107。由图像处理器107提取的激光线被主机108读取，以 计算如焊球高度、共面性和折曲度等三维参数。主机108计算二维和 三维检测结果以确定是否拒绝或接受关于预定规格的器件。 图2表示根据本专利技术的优选实施例的三维图像获取装置 104的结构。图2中省略了二维图像获取装置101的细部图，接下来将 参照图4和图5对其进行描述。参看图2，电子器件201放置在检测台 205上，并由常规支架(未标明)支撑。器件201包括将要检测的元件 202，如引线焊球(solder ball lead )(此处只标出 一个焊J求)。在检测过 程中，器件201与由摄像机106、 106'和激光器105组建构成的三维传 感器需要发生相对运动。图2只表示出沿X方向运动的器件。另一种 可行的方法是，将器件保持静止的同时移动三维传感器。三维摄像机 106以相对于4全测台205成锐角如45。的角度安装在4全测台205上。三 维光源105，优选的是激光二极管，安装在检测台205上方并能够在器 件201上生成平面层状光204。如图2所示，三维光源105的位置使层 状光204基本垂直于检测台205。为了提高检测速度并减少由元件2()2 的高度造成的阴影效应，提供第二三维图像传感器106'。此外，第二 三维传感器106'也能够检测第一三维传感器106的盲点。第二三维传 感器106'相对于第一三维摄像机106对称安装。三维摄像机106和K)6' 可以是分别带有透镜402和402'的高速摄像机。工作过程中，三维光 源105给器件201提供照明，来自器件201表面的随机反射光通过透 镜402和402'成像并被三维摄像机106和106'接收。三维摄像机106 和106'可将变形的激光线203的投影偏差转换成数字图像。图3说明如何从变形的激光线203计算出焊球高度。焊球202由 透镜402以斜角(3观察，并在检测台205上成像，假定焊球202在摄 像机106的焦距的高度范围内。焊球具有顶点C，最低点A和高度II， H等于顶点C与4企测台205之间的距离。当层状光204击中焊球202，直的激光线203变形。激光线的投影本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于检测电子器件的检测系统，所述系统包括： 用于将电子器件固定在检测台上的装置； 二维（２－Ｄ）检测装置，该装置包括用于对电子器件照明的二维光源，以及用于获取电子器件的二维图像的二维传感器，所述二维光源和二维传感器设置于检测台的上方；及 三维（３－Ｄ）检测装置，该装置包括能够在电子器件上生成层状光的三维光源，以及用于获取电子器件的三维图像的第一三维传感器，所述三维光源和第一三维传感器设置于检测台的上方，并且所述三维光源被定向以使层状光基本垂直于检测台， 其中二维检测装置和三维检测装置的排列使当电子器件被固定在同一位置时可以完成二维检测和三维检测。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘荣裕，陈学伟，范华，
申请(专利权)人：精益视觉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：SG[新加坡]
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