[发明专利]用于二维和三维图像检测的系统

说明书

技术领域

[0001]本发明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。

背景技术

[0002]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。

[0003]美国专利第5,956,134号公开一种引线检测系统，当该引线检测系统与半导体封装之间存在相对运动时该引线检测系统可进行半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。“134”的缺点在于它对于二维和三维在视野范围内分别具有不同的中心，并且在检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。

[0004]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。

[0005]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。

[0006]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。

发明内容

[0007]本发明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。本发明中的检测系统包括：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检测。

[0008]本发明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疵等。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

[0009]将下文中示例性实施例的详细描述与附图相结合，本发明的优点和新颖特征将变得明显。

[0010]图1表示代表根据本发明的优选实施例的检测系统的基本布置的结构图。

[0011]图2表示根据本发明的优选实施例的三维图像获取装置的结构。

[0012]图3对三维数据分析进行图解说明。

[0013]图4表示本发明的检测系统的主视图。

[0014]图5表示将二维成像系统和三维照明相结合的光学仪器。

[0015]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。

[0016]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。

[0017]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。