[發(fā)明專利]一種基于知識庫的三維X射線斷層掃描檢測系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2013-10-08
• 公開（公告）號: CN103543167A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高紅霞;康慧;胡躍明;章熙春;馬鴿
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: G01N23/04
• 分類號: G01N23/04
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及精密電子高端芯片的三維封裝過程的質(zhì)量檢測領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)用在高端芯片封裝過程中基于知識庫的三維X射線斷層掃描檢測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

精密電子高端芯片的三維封裝，除采用了一般二維封裝的技術(shù)外，還采用了多層布線或者是層間疊裝互聯(lián)的復(fù)雜封裝技術(shù)，這些技術(shù)使得SiP芯片從裸片到封裝以及到印刷電路板的質(zhì)量檢測都變得更加困難。

應(yīng)用二維X射線成像技術(shù)對三維封裝器件進行檢測時，因三維封裝器件的所有層次都是同時看到的，裸片和各個層次的導(dǎo)線壓焊點會疊加在X射線圖像上，故檢測人員根據(jù)此X射線圖像無法確定對應(yīng)的層次和位置，即使采用斜角X射線，也無法有效解決此問題，給分析和質(zhì)量檢測帶來了極大的困擾。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種基于知識庫的三維X射線斷層掃描檢測系統(tǒng)，其缺陷定位準確、質(zhì)量檢測精確度高。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種基于知識庫的三維X射線斷層掃描檢測方法。

本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種基于知識庫的三維X射線斷層掃描檢測系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集模塊、切片重建模塊、圖像分割模塊、圖像配準模塊、缺陷檢測模塊以及知識庫管理模塊，其中

數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集標準CT投影數(shù)據(jù)的芯片置于載物平臺，開啟X射線斷層掃描機，轉(zhuǎn)換載物平臺的角度，獲取多組CT投影數(shù)據(jù)，并采集有缺陷芯片的CT投影數(shù)據(jù)以及待檢測芯片的CT投影數(shù)據(jù)；

切片重建模塊，根據(jù)采集到的CT投影數(shù)據(jù)進行二維切片重建，恢復(fù)切片CT圖像；

圖像分割模塊，對切片CT圖像分割出芯片重點部位的CT圖像信息；

圖像配準模塊，將待檢測的CT圖像與標準CT圖像進行配準，找出兩者之間的對應(yīng)關(guān)系，使之對應(yīng)的部分具有可比性；

缺陷檢測模塊，提取待檢測芯片CT圖像特征，并與知識庫內(nèi)芯片標準CT圖像對應(yīng)特征進行比較,判斷待檢測芯片是否有缺陷及缺陷的類型；

知識庫管理模塊，存儲數(shù)據(jù)采集模塊采集的芯片標準CT數(shù)據(jù)、有缺陷芯片的CT數(shù)據(jù)、待檢測芯片的投影數(shù)據(jù)，以及切片重建模塊重建的切片CT圖像，供其它模塊調(diào)用。

圖像分割模塊中，所述的切片CT圖像分割方法為結(jié)合多閾值及連通域分析的分割方法，具體包含以下步驟：

a、繪制經(jīng)過預(yù)處理去噪的圖像的灰度直方圖，通過迭代計算得到多個分割閾值；

b、結(jié)合連通域分析法及水平集算法，將低對比度問題轉(zhuǎn)化為不同拓撲結(jié)構(gòu)中的較高對比度分割問題進行分割。

缺陷檢測模塊中，所述的提取待檢測芯片CT圖像特征的方法具體包含以下步驟：

a、對經(jīng)過圖像分割模塊處理的2D切片圖像提取閉合輪廓；

b、采用改進的基于分割的等值面提取算法提取各切片圖像的等值面；

c、將相鄰切片的等值面采用基于區(qū)域增長的立方體算法進行連接，實現(xiàn)3D立體重建；

d、采用多層面顯示的方法，使外輪廓具有透明效果，便于觀測模型內(nèi)部，更便于對缺陷進行檢測和分析；

e、采用基于形狀的插值算法代替普通的三線性插值實現(xiàn)虛擬切割算法，獲得重建物體的任意方向的切片顯示。

所述的基于知識庫的三維X射線斷層掃描檢測系統(tǒng)，還包括預(yù)處理模塊，對數(shù)據(jù)采集模塊采集到的CT投影數(shù)據(jù)進行降噪處理。由于采集到的投影數(shù)據(jù)中不可避免含有噪聲影響，所以在切片重建模塊中除了利用對CT投影數(shù)據(jù)恢復(fù)切片圖，還利用預(yù)處理模塊對CT投影數(shù)據(jù)進行降噪處理，以得到質(zhì)量較好的重建切片圖。

預(yù)處理模塊中，所述的降噪處理的方法為各向異性平滑處理方法，具體包含以下順序的步驟：

a、分析工業(yè)CT圖像中噪聲的來源和性質(zhì)，建立噪聲的模擬數(shù)學(xué)模型；

b、結(jié)合缺陷目標邊緣模糊且對比度較低的特性，采用多尺度地各向異性的濾波，對不同性質(zhì)的像素采用不同的濾波尺度。

所述的芯片缺陷包括缺焊、錯焊、少錫、多錫、斷線、粘腳、斷腳；

所述的芯片的重點部位包括焊點、連線、多層印刷電路板；

缺陷檢測模塊中，所述的缺陷類型及對應(yīng)的檢測方法，包括以下幾個方面：

a、斷腳和斷線：對配準后的CT圖像和體素模型腳和線的坐標進行比較，并使用灰度參數(shù)來判斷某腳和某條線是否為斷開的；

b、缺焊和錯焊：對待檢測芯片的每一個腳是否需要焊接進行標定，然后，找到模型對應(yīng)的CT圖像中的每一個腳，判斷是否需要焊接；

c、少錫、多錫：使用形態(tài)參數(shù)對少錫、多錫進行判讀；