SO小型元件引脚共面性在线检测装置的设计与实现

　　0 引 言

　　随着电子信息产业的迅速发展，电子元器件(特别是IC)越来越趋向于微型化。SO(Small Outline)型元件由于外形尺寸小，在进行表面贴装时，对引脚的共面性提出了很高的要求，一般要求引脚的高度差不应大于引脚厚度的2 倍。以一个引脚厚度为0.05 mm的SO 型IC 为例，引脚的高度差不应大于0.1 mm。现行的IC 引脚共面性检测方法有：(1)基于机器视觉的检测设备。优点是在线、快速、智能、精度高;缺点是设备昂贵(十多万至几十万不等)。中小生产线消费不起。(2)投影仪。优点是精度高;缺点是离线、靠肉眼判读、检测速度慢，只适用于企业计量部门的事后“把关”。(3)借助一些检具，通过人工检测。最大的缺点是无法避免原理误差和人疲劳后的主观随意性。

　　中小型IC 生产线和SMT生产线呼唤经济实用的IC 共面性在线检测设备。经过预先研究，发现引入检测基准平面与引脚进行距离比较，通过光电读出其比较值，由此判断SO 型引脚的共面性是否超差，从而能实施在线检测。基于这一思路，设计制造了科研样机，实践证明能对≤10 对引脚的SO 小型IC 元件的引脚共面性进行检测。同时，为进一步研发≤20对引脚的SO 中型IC 元件共面性检测的商品机奠定了坚实的基础。

　　1 光电检测原理

　　芯片引脚端面与基准平面处在同一物平面内，在光源的照射下经过光学系统成像在CCD 的光敏靶面上;CCD 摄像头将光学影像信号转换成视频信号输出到图像采集卡，图像采集卡将视频信号转换成数字图像信息供PC 机处理和显示[1]。在PC 机中运用各种算法对图像数据进行运算和处理，计算出基准面和SO 型元件各引脚端面的距离，并对数据进行比较，当比较结果超差时，对缺陷芯片报警提示，以便剔除不良品。

　　2 机器视觉在线检测系统

　　2.1 图像采集

　　如图1 所示，图像采集采用日本JVC 公司1/3″CCD 视频摄像头，物镜为0.7X，W.D 为108 mm[2]。

　　2.2 实时自动调焦

　　由于各种因素的影响，检测时可能会出现离焦的情况，为此引入了实时自动调焦。系统采用图像清晰法(又名聚焦深度法)来实现自动调焦。对灰度熵算子、灰度差分绝对值之和算子、Roberts 梯度算子和Laplacian 算子进行对比。相比之下，Laplacian 算子可以有效地抑止噪声干扰，得到更好的聚焦效果。图像清晰度评价函数曲线有明显的峰值，单峰性好，变化陡峭，较好地满足了对图像聚焦评价函数的要求[3]。

　　2.3 图像处理

　　(1)灰度转化：彩色图像包含许多系统不需要的信息，而这些信息反而会带来一些处理上的不便。系统采用色彩系统变换法在读取图像后首先进行灰度转化。由RGB 与YIQ 色彩系统变换公式可知，当R=G=B 时，即得到相应的灰度值为：Y=0.299*R+0.587*G+0.114*B