机器视觉技术在半导体产品外观检测中的应用
The Application of Machine Vision Technology
in the Visual Inspection of Semiconductors
王晓华
（江阴新基电子设备有限公司，江苏江阴214429）
摘要
机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断，特点是提高生产的柔性和自动化程度。鉴于机器视觉良好的特点，因此被广泛应用于半导体行业和电子行业。然半导体产品多元化的特性，也使得检测机台多元化。
本文主要介绍半导体产品从料管到编带的视觉设备应用。该设备利用工控机自主研发，运行速度快，稳定性好，能满足生产工艺的要求。
关键词
机器视觉、半导体产品、料管、编带
Abstract
Machine Vision refers to the use of machines instead of human vision to make measurements and judgments, which could increase the flexibility as well as the level of automation of production. This technology has been widely applied to the semiconductor and the electronics industries for its excellent features. Nevertheless, the wide range of semiconductors has led to the diversification of inspection machines.
This article mainly discusses the application of machine vision equipment in semiconductors from tubes to carrier tapes. Self-developed with the help of IPC (Industrial Personal Computer), this equipment has the advantages of high running speed and stable performance, and meets the needs of the production process.
Key Words
Machine Vision, Semiconductor, Tube, Carrier tape
料管到编带测试机主要用于半导体产品外观检测。设备首先对产品进行电性能测试，然后采用机器视觉技术对测试后的良品进行外观检测，包括产品的MARK检测和LEAD检测系统，最终以编带的形式封装产品，是一个集机械、光学、机器视觉为一体的高智能设备，能够替代人工对外观的检测，提高生产效率，保证产品品质。
1、系统架构
该设备是单工位单轨道供料设计，整个机构主要包括料管供料系统、测试轨道系统、测试梭子分料系统、翻转系统、轨道视觉检测系统、吸料搬运系统、载带传送系统、载带视觉检测系统、载带封合系统和切载带系统。（如图1所示）
图1
1.1供料单元
供料料仓内一次可堆叠大于30管料管，并根据料管长度可手动调节；为使产品完全且平稳流入测试轨道，对料管设置压紧装置、翻转装置及敲管装置。
1.2主轨道单元
主轨道包括测试轨道、测试梭子分料轨道、翻转系统、光检轨道及吸料轨道。轨道之间的连接设有定位销，便于轨道定位。
测试轨道具有防呆功能和检测双料的功能，防呆功能能及时发现供料系统内的产品供料方式是否正确，检测双料功能可确保产品在主轨道是单颗工作。梭子分料轨道主要是剔除测试后的不良品，以保证流入翻转轨道的是良品。翻转轨道是将产品旋转180度，以保证流入光检轨道的产品正面向上。吸料轨道是将视觉检测后的产品进行首次分料：剔除光检不良品，良品将装入载带系统。
1.3吸料搬运单元
吸料搬运系统是主轨道与载带系统的一个衔接点，作用是将首次光检后的良品放入载带内。要求确保稳定、精确、可靠。
1.4载带单元
载带单元主要包括载带传送装置、载带视觉系统、盖带与载带封合装置和切断装置。
载带传送采用步进电机带动与载带同等间距的齿轮盘，分度更精确。封合系统采用双气缸模式，上气缸缩短封合行程，下气缸进行封合动作，确保动作快速性；封刀采用模组形式，可快速拆装。切刀用来快速切断载带，并且保证切口平整。载带视觉系统是对进入载带的产品再次进行外观检测，防止产品在放入载带过程中的二次形变。
2、视觉检测系统
我们的视觉检测系统采用轮廓检测技术来进行识别对象，辨识度高。不同于以往的将2D Mark和3D Lead分开来检测的模式，此次我们的视觉检测系统集成2D Mark和3D Lead检测系统，整套检测系统更小巧，更稳定。相
机采用130w像素相机，检测精度可达0.015mm，检测周期短，速度快。
本设备上有轨道视觉检测和载带视觉检测两次检测，都是对单颗产品进行两次拍照检测，一张照片用于管脚检测，一张照片用于印章检测，唯一不同的是轨道视觉检测系统采用单光源模式，而载带视觉检测系统采用双光源模式，对Mark和Lead检测进行分别打光，并装有蓝宝石镜面的检测窗口。
2.1 视觉硬件架构
轨道视觉系统和载带视觉系统位置角度可单独调节。载带视觉系统上的光源座可90度旋转，便于取走不良品。
图2
2.2 检测流程
当产品当检测站位时，通过IO触发光检拍照，拍照后视觉系统开始检测，同时设备等待光检回馈的GrabDone、EOT及检测结果BIN信号，只有正确接收到上述信号，说明检测流程结束。（图3所示）
