一种用于半导体芯片图像采集的照明补偿装置的制作方法

1.本实用新型涉及光学检测技术领域，尤其是涉及一种用于半导体芯片图像采集的照明补偿装置。


背景技术：

2.随着半导体芯片行业的日益发展，芯片产量与质量的需求不断提高，而传统的人眼检测效率低、可靠性差，无法满足当前半导体芯片封装测试的连续、高精度的检测要求。因此，现有研究借助机器视觉技术，以实现连续、高精度的芯片图像采集，进而取代传统人工检测，实现芯片表面质量的视觉检测，从而满足生产线上的检测精度要求。
3.半导体芯片图像采集系统主要由光源、工业相机、镜头、计算机及执行器组成，其中光源是图像采集系统的重要组成部分，它是影响图像采集系统获取图像品质的重要因素，然而现有半导体芯片图像采集系统的光源不能有效突出被测物表面特征，被测物与图像背景信息难以被明显区分，导致拍摄的图像不够清晰准确，增加了后期图像处理难度，不利于对半导体芯片表面缺陷进行机器视觉检测。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于半导体芯片图像采集的照明补偿装置，以在拍摄时能够有效突出被测物表面特征，能够使被测物与背景信息得到明显区分，从而保证拍摄图像的清晰度和准确度。
5.本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：一种用于半导体图像采集的照明补偿装置，包括环形壳体，所述环形壳体的内壁上设置有第一led模组、第二led模组和第三led模组，所述第一led模组、第二led模组和第三led模组在环形壳体内壁上由内向外依次间隔设置，所述第一led模组和第二led模组均为明场照明环形光源，所述第三led模组为暗场照明环形光源。
6.进一步地，所述第一led模组与被测物之间的光照夹角为60
°
，所述第二led模组与被测物之间的光照夹角为30
°
，所述第三led模组与被测物之间的光照夹角为30
°
。
7.进一步地，所述第一led模组和第二led模组均包括三排红色led发光二极管和一排蓝色led发光二极管，所述第三led模组包括四排红色led发光二极管和两排蓝色led发光二极管。
8.进一步地，所述第一led模组、第二led模组和第三led模组分别通过pcb基板安装在环形壳体内壁上。
9.进一步地，所述第一led模组、第二led模组和第三led模组分别焊接固定在pcb基板上。
10.进一步地，所述pcb基板与环形壳体内壁之间设置有导热硅胶。
11.进一步地，所述pcb基板上覆盖有漫射板。
12.进一步地，所述环形壳体的顶部开设有用于将环形壳体固定于指定位置的安装
孔，所述安装孔内安装有螺钉。
13.进一步地，所述第一led模组、第二led模组和第三led模组均通过光源亮度调节器连接至电源端。
14.进一步地，所述环形壳体的顶部中心与工业相机的镜头中心相对应。
15.与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
16.一、本实用新型通过在环形壳体内壁由内向外依次间隔设置第一led模组、第二led模组和第三led模组，并形成明场照明与暗场照明的环形光源设计，能够有效地对被测半导体芯片进行光照补偿，不仅能够减少自然光对图像采集的影响，而且光照更加均匀，能够突出半导体芯片引脚及焊盘金属面、塑封体区域的细节特征信息，从而获取高品质的半导体芯片图像，便于后续对半导体芯片表面缺陷的检测与识别，减轻图像处理复杂程度。
17.二、本实用新型采用红蓝双色led发光二极管的不同组合方式，以分别构成led模组、第二led模组和第三led模组，结合三个led模组不同光照角度的设计，第一led模组的明场光照角度为60
°
，光源发射后经过半导体芯片反射后大部分反射光线会进入相机的光场区域；第三led模组的暗场光照角度为30
°
，光源发射后经过半导体芯片只有少部分漫射光被反射进入相机的光场区域，其他镜面反射光线不会进入；第二led模组的明场光照角度为30
°
，作为补充光源照射，使光源照射更加均匀，依次能在半导体芯片图像采集视野中，能够实现无死角、全方位照明，此外，结合光源亮度调节器调节各led发光二极管的光照强度，防止采集图像过曝或过暗，使采集到的半导体芯片图像能够呈现出芯片良好的细节特征，从而获取高品质的半导体芯片图像。
附图说明
18.图1为本实用新型的外形整体结构示意图；
19.图2为本实用新型的剖视结构示意图；
20.图3为本实用新型的俯视结构示意图；
21.图4为本实用新型的工作结构示意图；
22.其中：1、环形壳体，2、导热硅胶，3、pcb基板，4、漫射板，5、红色led发光二极管，6、蓝色led发光二极管，7、led模组单元，8、安装孔，9、光源亮度调节器，10、电源端，11、工业相机，12、镜头，13、半导体芯片，14、第一led模组，15、第二led模组，16、第三led模组。
具体实施方式
23.下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
24.实施例：
25.如图1～图3所示，一种用于半导体芯片图像采集的照明补偿装置，包括环形壳体1，本实施例中，环形壳体1采用铝合金材料制成，环形壳体1的内壁上设置有由第一led模组14、第二led模组15和第三led模组16组成的led模组单元7，第一led模组14、第二led模组15和第三led模组16在环形壳体1内壁上由内向外依次间隔设置，第一led模组14和第二led模组15均为明场照明环形光源，第三led模组16为暗场照明环形光源，其中，led模组单元7由红色led发光二极管5和蓝色led发光二极管6两者组成，具体的，第一led模组14和第二led模组15均包括三排红色led发光二极管5和一排蓝色led发光二极管6，第三led模组16包括
四排红色led发光二极管5和两排蓝色led发光二极管6，第一led模组14与被测物之间的光照夹角为60
°
，第二led模组15与被测物之间的光照夹角为30
°
，第三led模组16与被测物之间的光照夹角为30
°
，基于半导体封装芯片的表面物理特性，即中心焊盘及引脚为银色金属材料，表面相对光滑，而基板为黑色塑封材料，表面相对粗糙，并且芯片表面缺陷与颜色相关性较小，根据色温调节原理，采用黑白相机和红蓝双色led光源，成本投入少、降低图像处理数据量，可使图像达到最佳显示效果。
26.此外，第一led模组14、第二led模组15和第三led模组16分别通过pcb基板3安装在环形壳体1内壁上，第一led模组14、第二led模组15和第三led模组16分别焊接固定在pcb基板3上，pcb基板3与环形壳体1内壁之间设置有导热硅胶2，有利于将led光源产生的热量传导到散热器上，实现大面积热辐射散热和空气空冷散热，延长led光源使用寿命，操作方便且成本较低；
27.pcb基板3上覆盖有漫射板4，漫射板4可将直射的光源，经过漫射板后，变成漫射的光源，漫射照明效果明显；
28.环形壳体1的顶部开设有用于将环形壳体1固定于指定位置的安装孔8，安装孔8内安装有螺钉；
29.第一led模组14、第二led模组15和第三led模组16均通过光源亮度调节器9连接至电源端10，光源亮度调节器9可根据实际采集半导体芯片图像效果来调节光源亮度。
30.将上述照明补偿装置应用于实际，如图4所示，环形壳体1的顶部中心与工业相机11的镜头12中心相对应，待测半导体芯片13放置于环形壳体1的底部，打开工业相机11和镜头12，进行对焦，使半导体芯片图像在显示器上呈现清晰图像，即对焦成功。接通电源端10，使其通电，通过led模组单元7进行发光照明，光源经过漫射板4后，变成漫射光源。基于半导体封装芯片的表面物理特性，即中心焊盘及引脚为银色金属材料，表面相对光滑；而基板为黑色塑封材料，表面相对粗糙。由于材料和粗糙度的不同，导致其对光源的反射能力也不同，因此采用本方案能够实现更好的照明效果，其中明场照明第一led模组14角度为60
°
，光源发射后经过半导体芯片反射后大部分反射光线进入相机的光场区域；暗场照明第三led模组16角度为30
°
，光源发射后经过半导体芯片只有少部分漫射光被反射进入相机的光场区域，其他镜面反射光线不会进入；剩余明场照明第二led模组15角度为30
°
，作为补充光源照射，使光源照射更加均匀，以此能够实现在半导体芯片图像采集视野中，能够无死角，全方位照明，结合光源亮度调节器9调节好合适的光照强度，防止图像过曝或过暗，使采集到的半导体芯片图像能够呈现出芯片良好的细节特征，从而获取高品质的半导体芯片图像，便于后续对半导体芯片表面缺陷的检测与识别。
31.综上所述，本实用新型提供如下技术方案：一种明场照明与暗场照明相结合的结构设计，将环形光源进行结构优化设计。包括：环形光源壳体、导热硅胶、pcb基板、漫射板、led模组单元、亮度调节器。其中led模组单元包括三块led模组，每个led模块均由红蓝两种颜色led发光二极管按照一定规则排列。
32.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是利用红蓝双色led进行规律排列，通过两种不同的角度，分别从明暗场两个位置对半导体芯片进行光照补偿。该照明补偿装置不仅能够减少自然光对实验的影响，而且光照更加均匀，能够突出半导体芯片引脚及焊盘金属面、塑封体区域的细节特征信息，从而获取高品质的半导体芯片图像，便于后续对半导体
芯片表面缺陷的检测与识别，减轻图像处理复杂程度。