[發明專利]一種機器視覺系統

無效

• 申請號: 201210169813.4
• 申請日: 2012-05-28
• 公開（公告）號: CN103454275A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 于麗娜;王雙全
• 申請（專利權）人: 北京中電科電子裝備有限公司
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 黃燦;安利霞

技術領域

本發明涉及光學領域，特別是指一種機器視覺系統。

背景技術

機器視覺系統適用于半導體后封裝設備——粘片機(Die?Bonder)、倒裝焊(Flip?Chip)、引線鍵合機（Wire?bonder），是芯片和框架識別的關鍵技術。

機器視覺系統用于生產過程的各道工序的觀察定位。需要以不同的放大倍率來獲得多個觀察視場，據此預先確定器件是否滿足各項質量標準。檢測中，有時需要盡可能大的觀察視場，覆蓋較多參考點，此時視覺系統工作在低倍；有時需要精確定位、快速檢測圖像細節，此時視覺系統工作在高倍；有時為了兼顧景深和分辨率，視覺系統往往有好幾個倍率。

為了實現倍率實時切換，以往的系統通常需要增加切換電機或通過每一倍率單獨配備相機進行倍率切換。這些系統往往結構復雜、質量重、可靠性低、成本高。

半導體器件，諸如集成電路芯片，其電氣性能一般是將芯片與引線框架粘接，然后通過引線鍵合或倒裝焊工藝（將芯片焊點與料架引腳進行連接）實現的。

粘片機進行粘接時，料架被傳送到點膠處，視覺識別系統對被繃膜的晶片進行圖像識別。在完成圖像識別后，焊臂從晶片上選取芯片將其粘合到焊接位上，然后繼續移動到下一個焊接位直至料條全部粘接完成。進入下一道工序，引線鍵合或倒裝焊。

倒裝芯片焊接(Flip?Chip)技術是將工作面(有源區面)上制有凸點電極的芯片朝下，與基板布線層直接鍵合。鍵合材料可以是金屬引線或載帶，也可以是合金焊料或有機導電聚合物制作的焊臺。倒裝技術主要有熔焊、熱壓焊、熱聲焊、膠粘連接等。針對不同的凸點材料應選用不同的倒裝組裝技術，以滿足倒裝焊可靠性的需求。

引線鍵合的過程即首先放置金線到芯片上的焊點，然后連接該焊點與引線框架的引腳。當所有的焊點和引腳鍵合到一起后進行封裝，形成集成電路芯片。通常封裝為陶瓷封裝或塑料封裝。常見芯片一般有成百甚至上千焊點需要連接。

引線鍵合設備的種類很多，有些通過熱鍵合，有些通過超聲鍵合，有些兼用這兩種方式。在引線鍵合機中，視覺系統的工作在時間上早于鍵合。視覺系統通過捕獲、傳輸器件圖像并使用計算機進行圖像分析，來指導引線鍵合，以保證焊點正確定位及連接。

倍率的切換在傳統結構中，通常需要增加切換電機或通過每一倍率單獨配備相機進行。如圖1所示：成像系統包括物鏡11、分束鏡12、全反射鏡13、中繼成像透鏡14、中繼成像透鏡17、切換裝置15、分束鏡16、全反射鏡18和探測器19（如相機）。其工作流程為：器件的像透射通過物鏡11，再入射到分束鏡12中，分為兩束光①和②。光束②被全反射鏡13反射。中繼成像透鏡14、中繼成像透鏡17通過預先設計，提供給光束①和②固定的放大倍率。得到放大的像③和④。通過切換裝置15的實時切換，像④通過分束鏡16透射，入射到探測器19中。像③通過全反射鏡18和分束鏡16的反射，入射到探測器19中。通過切換裝置15的擋片擋住不同的光通道，利用機械的方法對倍率進行切換。這種系統通過切換擋片實現對倍率的切換，擋片機械擺動速度較慢，可靠性低，工作中噪音和磨損很大，且結構復雜、質量重、成本高。

如圖2所示，該系統包括物鏡21、分束鏡22、全反射鏡23、中繼成像透鏡24、中繼成像透鏡25、探測器26（如相機）以及探測器27（如相機）；工作流程和圖1類似，只是該系統使用了兩個探測器26、27，因此，無需切換裝置就可使放大的像③和④直接入射到探測器上。通過不同探測器的分時傳輸，對不同光通道的倍率進行切換。這種系統不可避免存在控制復雜的問題，各個信號通路的時序控制也要占用相當大的系統資源，另外探測器如相機的價格非常昂貴，多一只相機系統成本則翻倍，這種系統也不可避免得存在質量重、成本高的缺陷。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種機器視覺系統，利用光學濾波元件進行倍率切換，檢測速度快，可靠性高，成本低。

為解決上述技術問題，本發明的實施例提供一種機器視覺系統，包括：

多色光源裝置；

接收所述多色光源裝置發出的光線的光源通過側分束鏡組；

接收所述光源通過側分束鏡組透射的光線照射到待檢測物體后反射光線的多組光學組件，其中，每組光學組件形成一光通道，一個光通道傳輸一種顏色的光線，且每組光學組件具有不同的成像倍率；

接收所述多組光學組件輸出的光線的一個探測器。

其中，上述系統還包括：

接收所述光源通過側分束鏡組透射光線的物鏡；