一种芯片外观检测设备的制作方法

1.本发明涉及芯片测试设备领域，特别是涉及一种芯片外观检测设备。


背景技术：

2.芯片在出货之前需要对芯片进行检测，检测项目包括电性测试、外观检测等。目前cis芯片测试领域所用到芯片外观检测设备是电子显微镜，芯片外观缺陷需要员工通过显示器显示的芯片外观判断其是否存在外观缺陷，此检测方式员工极易容易眼睛疲劳而出现漏检风险，而且人员检测效率极低，特别出现缺陷芯片后，需要人工操作替换以及补料到料盘，此过程人工操作的效率极低。另外，芯片方向放置错误、混批次等异常，人工操作往往无法精确判断。
3.基于以上问题，亟需开发桌面型外观检测设备，实现芯片缺陷检测、机器视觉判断芯片方向，使用机械手自动精准挑取不良品芯片，从而提高芯片外观检测效率，减少外观检测人力，降低品质风险。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供一种芯片外观检测设备，包括：芯片料盘，用于承载待检测的芯片，芯片料盘可沿第一方向滑动；视觉检测模块，用于检测芯片的外观缺陷与放置方向，视觉检测模块设置于芯片料盘上方且可沿第二方向滑动，第一方向和第二方向交叉设置；芯片取放模块，可沿第二方向滑动，芯片取放模块至少包括沿第三方向滑动并以第三方向为轴旋转的取放组件，取放组件用于从芯片料盘中取放芯片或调整芯片朝向，其中，第三方向分别与第一方向和第二方向交叉设置。
5.可选的，第一方向移动模块和第二方向移动模块；芯片料盘连接于第一方向移动模块，且第一方向移动模块带动芯片料盘沿第一方向滑动；视觉检测模块和芯片取放模块分别连接于第二方向移动模块，且第二方向移动模块带动视觉检测模块和芯片取放模块沿第二方向滑动。
6.可选的，第一方向移动模块包括芯片料盘连接板、第一滑动件、第一丝杠和第一驱动件，第一丝杠沿第一方向延伸，第一驱动件设置于第一丝杠的一端并驱动第一丝杠旋转，第一滑动件滑动连接于第一丝杠的外表面并可随第一丝杠的旋转而在第一方向上滑动，芯片料盘通过芯片料盘连接板固定连接于第一滑动件。
7.可选的，第二方向移动模块包括视觉检测模块连接板、芯片取放模块连接板、第二滑动件、第二丝杠、第二驱动件，第二丝杠沿第二方向延伸，第二驱动件设置于第二丝杠的一端并驱动第二丝杠旋转，第二滑动件滑动连接于第二丝杠的外表面并可随第二丝杠的旋转而在第二方向上滑动，视觉检测模块和芯片取放模块分别通过视觉检测模块连接板和芯片取放模块连接板固定连接于第二滑动件。
8.可选的，视觉检测模块至少包括检测组件，检测组件可沿第三方向调节高度。
9.可选的，视觉检测模块还包括相机模组固定板，相机模组固定板上设置有沿第三
方向排布的固定孔，检测组件包括至少一个连接件，检测组件通过连接件与固定孔卡合来调节高度。
10.可选的，视觉检测模块包括大光源和小光源，且大光源和小光源固定连接于相机模组固定板，检测组件包括相机，相机穿设于大光源与小光源，检测组件通过在第三方向上调节高度，调节相机与大光源和小光源的相对位置，以改变芯片外观检测时所需要的光源颜色或光源强度。
11.可选的，视觉检测模块还包括千分尺，千分尺用于调节检测组件在第三方向上的高度。
12.可选的，芯片取放模块包括第三滑动件、驱动电机、导轨以及吸取组件，芯片取放模块接收外部控制中心发出的控制指令以驱动电机，第三滑动件在驱动电机的驱动下沿导轨在第三方向上滑动或旋转，吸取组件固定于第三滑动件，且吸取组件的一端连接气压变换装置，通过改变气压变换装置内的气压，以取放芯片料盘中的芯片。
13.可选的，芯片取放模块包括升降感应器与旋转感应器，升降感应器与旋转感应器用于采集第三滑动件的位置信息并传递给外部控制中心，外部控制中心用于发出控制指令以驱动芯片取放模块内的升降驱动电机和气压变换装置。
14.与现有技术相比，本发明至少具有如下突出的优点之一：
15.本发明提供的芯片外观检测设备，可以实现芯片的外观缺陷检测，取代人工操作利用机器视觉判断芯片方向，并使用机械手自动精准挑取不良品芯片，从而可以解决芯片外观检测过程中出现的人眼漏检导致品质风险高的问题、人眼容易视觉疲劳的问题、检测效率低的问题等。
附图说明
16.图1是本发明提供的一种芯片外观检测设备的结构示意图；
17.图2是本发明提供的第一方向移动模块的结构示意图；
18.图3是本发明提供的第二方向移动模块的结构示意图；
19.图4是本发明提供的视觉检测模块的结构示意图；
20.图5是本发明提供的芯片取放模块的结构示意图。
21.图中标记的含义为：
22.100-芯片料盘；200-视觉检测模块；201-检测组件；300-芯片取放模块；310-取放组件；400-第一方向移动模块；500-第二方向移动模块；
23.11-滑块；12-滑块座；13-丝杠固定器；14-小轴承；60-电机模组固定板；61-丝杠固定座；62-轴承固定座；63-电机固定座；64-第一丝杠；65-第一驱动件；67-载盘小连接板；69-载盘大连接板；74-大轴承；76-联轴器；
24.2-立柱底板；3-立柱侧板；4-立柱顶板；5-电机模组固定板；7-轴承固定座；8-电机固定座；9-第二驱动件；10-第二丝杠；11-滑块；12-滑块座；13-丝杠固定器；14-小轴承；15-小连接板；16-大连接板；21-视觉检测模块连接板；36-芯片取放模块连接板；66-拖链固定板；71-拖链；75-轴承封板；76-联轴器；
25.17-小光源连接板；18-镜头固定块；19-大光源连接板；20-相机模组连接板；22-相机模组固定板；23-相机上安装板；24-相机下安装板；25-相机垫块；26-相机高度调节器后；
27-千分尺；28-相机高度调节器前；29-相机；30-镜头；31-小光源；32-大光源；33-小光源固定板；34-大光源固定板；59-光源屏蔽罩；
26.35-吸嘴座；37-电机安装板；38-吸嘴组件支撑板；39-吸嘴组件连接板；40-导轨；41-滑块；42-升降板；43-升降驱动板；44-升降感应器；45-旋转感应器；46-升降电机；47-感应器挡板；48-齿条；49-马达齿轮；51-气管连接头；52-旋转感应片；53-旋转电机；55-转接头；57-吸嘴头。
具体实施方式
27.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
28.需要说明的是，在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
29.请参考图1，图1是本发明提供的一种芯片外观检测设备的结构示意图，芯片外观检测设备10包括：芯片料盘100，用于承载待检测的芯片，芯片料盘100可沿第一方向x滑动；在本发明实施例中，芯片料盘包括不良芯片格、补充芯片格以及出货芯片格(出货芯片格需要保证格子内均为正常芯片并且全满)，由于芯片存在良率问题，部分外观检测不良的芯片可能混在芯片料盘内，需要将其挑出，并将格子全满有正常芯片的芯片料盘出货。
30.视觉检测模块200，用于检测芯片的外观缺陷与放置方向，视觉检测模块200设置于芯片料盘100上方且可沿第二方向y滑动，其中，第一方向x和第二方向y交叉设置；具体的，当芯片料盘100在第一方向x上移动至视觉检测模块200的正下方，视觉检测模块200记录下芯片料盘100中外观具有缺陷或者放置方向有误的相应芯片的位置信息，并将料盘中芯片的位置信息反馈至外部控制器，待外部控制器发送驱动指令调整芯片位置，其中，外部控制器可以是电脑或者可编程逻辑控制器plc。
31.芯片取放模块300，可沿第二方向y滑动，芯片取放模块300至少包括沿第三方向z滑动并以第三方向z为轴旋转的取放组件310，取放组件310用于从芯片料盘100中取放芯片或调整芯片朝向，其中，第三方向z分别与第一方向x和第二方向y交叉设置。可选的，在本发明实施例中，第一方向x与第二方向y垂直设置，第三方向z垂直于第一方向x与第二方向y所在平面。
32.当芯片料盘100带着待测芯片移动到取放组件300的正下方，通过记录得到的不良芯片的位置信息，外部控制中心发送驱动指令至芯片取放模块300，驱动取放组件310将不良芯片吸取放入不良芯片格，并从补充芯片格内吸取正常芯片补充入出货芯片格；可选的，补充芯片格可以为视觉检测模块检测所有芯片后，经外部控制中心将结果汇总得到的不良率最高的芯片格作为补充芯片格。其中，芯片取放模块300可带动取放组件310沿第二方向y滑动，而取放组件310可沿第三方向z滑动，使得取放组件310即可在y方向上移动，也可以在z方向上移动，进而能够接触到芯片料盘中的所有芯片，实现较大的位移。芯片取放模块300还可以将对位方向错误的芯片方向调换，芯片取放模块300上的取放组件310可以以第三方向z为轴旋转，改变吸附上的芯片的方向，从而使对位方向有误的芯片改变朝向。
33.在本发明实施例中，继续参考图1，可通过设置第一方向移动模块400和第二方向
移动模块500实现芯片料盘100在第一方向x上的滑动、视觉检测模块200以及芯片取放模块300在第二方向y上的滑动。
34.其中，芯片料盘100连接于第一方向移动模块400，且第一方向移动模块400带动芯片料盘100沿第一方向x滑动；具体的，如图2所示，第一方向移动模块400包括芯片料盘连接板，第一滑动件、第一丝杠64和第一驱动件65；其中，芯片料盘连接板包括载盘小连接板67和载盘大连接板69，第一滑动件包括滑块11和滑块座12，通过载盘小连接板67和载盘大连接板69可将芯片料盘100固定于滑块座12上，使得芯片料盘100能够通过芯片料盘连接板固定连接于第一滑动件；第一丝杠64沿第一方向x延伸，第一驱动件65设置于第一丝杠64的一端并驱动第一丝杠64旋转，可选的，第一驱动件可以为电机；第一滑动件中的滑块11滑动连接于第一丝杠64的外表面并可随第一丝杠64的旋转而在第一方向x上滑动，可选的，滑块11上具有沿第一方向x贯穿的通孔，且通孔内设置有内螺纹，相应的，第一丝杆64的外表面设置有与上述内螺纹匹配的外螺纹，从而使得滑块11能够随着第一丝杠64的旋转而在第一方向x上滑动，进而带动固定于滑块座12上的芯片料盘在第一方向x上滑动。
35.继续参考图2，可选的，第一方向移动模块400还包括用于固定电机的电机模组固定板60、用于固定第一丝杆的丝杠固定座61、丝杠固定器13以及设置于丝杆两端的大轴承74、小轴承14、轴承固定座62和联轴器76，轴承用于支撑第一丝杆旋转并降低其运动过程中的摩擦系数，联轴器用来连接不同机构中的轴，通过旋转传递扭矩，联轴器具有缓冲、减震的功能。进一步可选的，第一方向移动模块400还包括拖链，本设备中的电路走线以及抽气装置的气管均可设置于拖链中，以方便本设备部分零件的转动及运动。
36.在本发明实施例中，视觉检测模块200和芯片取放模块300分别连接于第二方向移动模块500，且第二方向移动模块500带动视觉检测模块200和芯片取放模块300沿第二方向y滑动。具体的，如图3所示，第二方向移动模块500包括视觉检测模块连接板21、芯片取放模块连接板36、第二滑动件、第二丝杠10、第二驱动件9，第二丝杠10沿第二方向y延伸，第二驱动件9设置于第二丝杠10的一端并驱动第二丝杠10旋转，第二滑动件滑动连接于第二丝杠10的外表面并可随第二丝杠10的旋转而在第二方向y上滑动，视觉检测模块和芯片取放模块分别通过视觉检测模块连接板和芯片取放模块连接板固定连接于第二滑动件。其中，第二方向移动模块500的机械原理与第一方向移动模块400的机械原理相似，第二滑动件包括滑块11和滑块座12，第二滑动件中的滑块11滑动连接于第二丝杠10的外表面并可随第二丝杠10的旋转而在第二方向y上滑动，可选的，第二滑动件中的滑块11上具有沿第二方向y贯穿的通孔，且通孔内设置有内螺纹，相应的，第二丝杠10的外表面设置有与上述内螺纹匹配的外螺纹，从而使得滑块11能够随着第二丝杠10的旋转而在第二方向y上滑动，进而带动固定于第二滑动件中的滑块座12上的视觉检测模块和芯片取放模块在第二方向y上滑动，其他相似结构此处不再做赘述。区别在于，第二方向移动模块500设置有支撑组件，支撑组件包括立柱底板2、立柱侧板3和立柱顶板4，使得第二方向移动模块500和第一方向移动模块400之间形成高度差，将视觉检测模块200设置于第二方向移动模块500上，可观测设置于第一方向移动模块400上的芯片料盘中的芯片。
37.在本发明中，视觉检测模块不同于现有芯片外观检测设备中的常用的电子显微镜，如图4所示，图4是本发明提供的视觉检测模块的结构示意图；视觉检测模块200至少包括检测组件201，检测组件201可沿第三方向z调节高度。视觉检测模块200包括相机模组固
定板22，其中，相机模组固定板22上设置有沿第三方向z排布的多个固定孔，可选的，沿第三方向z，相邻的两个固定孔之间的间距为12mm；检测组件201包括至少一个连接件(图中未示出)，可选的，连接件可以为螺丝，进而检测组件201通过连接件与相机模组固定板22上的固定孔卡合来调节高度；相应的，通过连接件与固定孔卡合来调节高度属于调节尺寸较大的粗调，为实现更高精度的视觉检测模块，因此，在本发明实施例中，视觉检测模块还包括千分尺，千分尺的一端与检测组件201连接，也可用于调节检测组件在第三方向上的高度，千分尺常用规格有0～25mm、25～50mm、50～75mm、75～100mm、100～125mm等若干种，在本发明中使用的千分尺调节的尺寸在0-45mm，进而实现高精度的细调。
38.继续参考图4，视觉检测模块200包括大光源32和小光源31，且大光源32和小光源31固定连接于相机模组固定板22，具体的，大光源32通过大光源固定板34固定于相机模组固定板22，小光源31通过小光源固定板33固定于相机模组固定板22，大光源固定板34和小光源固定板33上均设置有通孔，可通过螺丝穿设于上述通孔并与相机模组固定板22上的固定孔卡合。检测组件201包括相机，相机包括摄像头29和镜头30，镜头30穿设于大光源32与31小光源，摄像头29位于镜头30远离大光源32与31小光源一端，检测组件201通过在第三方向z上调节高度，调节镜头30与大光源32和小光源31的相对位置，以改变芯片外观检测时所需要的光源颜色或光源强度，可以理解的，可以设置大光源为强光源，小光源为弱光源，调节相机的镜头位于强光源内或弱光源内，或者，还可以设置大光源为蓝色，小光源为绿色，调节相机的镜头位于蓝色环境下或者绿色环境下，大光源与小光源的颜色、强度等具体设置根据实际需求来设定，在此不做限定。
39.继续参考图4，在本发明实施例中，视觉检测模块200还包括镜头固定块18、相机上安装板23、相机下安装板24和相机垫块25，具体的，相机29通过螺丝固定于相机下安装板24上，相机下安装板24固定于相机上安装板23上，相机上安装板23固定于相机模组连接板20，镜头30用两个镜头固定块18(可选用c型夹)固定，以使摄像头29和镜头30固定于相机模组连接板20，相机模组连接板20和相机模组固定板22之间设置有相机高度调节器(图4中标号26和28)，千分尺27插设于相机高度调节器中，以便调节镜头30在第三方向z上的高度。视觉检测模块200还包括光源屏蔽罩59，用于屏蔽外界光源，避免对相机的工作过程中产生不利的影响。
40.图5是本发明提供的芯片取放模块的结构示意图，如图5所示，芯片取放模块300包括第三滑动件、驱动电机、导轨以及吸取组件，芯片取放模块接收外部控制中心发出的控制指令以驱动上述驱动电机，第三滑动件在驱动电机的驱动下沿导轨在第三方向上滑动或旋转，吸取组件固定于第三滑动件，且吸取组件的一端连接气压变换装置，通过改变气压变换装置内的气压，以取放芯片料盘中的芯片。
41.第三滑动件在驱动电机的驱动下沿导轨在第三方向上滑动，具体的，驱动电机包括升降电机46，升降电机46通过电机安装板37上设置的通孔连接于马达齿轮49并可驱动马达齿轮49旋转；第三滑动件包括齿条48、滑块41、升降板42和升降驱动板43，其中，滑块41固定于升降板42，升降板42一端与升降驱动板43连接，齿条48固定于升降驱动板43并连接升降板42的一端且沿第三方向z延伸，齿条48上的齿与马达齿轮49的齿轮啮合，在升降电机46驱动马达齿轮49旋转的过程中，齿条48通过带动升降板42和升降驱动板43，进而带动滑块41滑动；电机安装板37上固定有沿第三方向延伸的导轨40，滑块41滑动连接于导轨40，并通
过导轨40引导在第三方向z上滑动。
42.第三滑动件在驱动电机的驱动下以第三方向为轴旋转，具体的，驱动电机还包括旋转电机53，旋转电机53通过吸嘴座35连接吸嘴头57并可带动吸嘴头57以第三方向z为轴旋转，进而在吸附芯片后改变芯片的放置方向。
43.吸取组件包括吸嘴座35、气管连接头51、转接头55、吸嘴头57，吸取组件通过连接板固定于第三滑动件中的升降板42，且吸取组件中气管连接头51的一端连接气压变换装置，通过改变气压变换装置内的气压，以取放芯片料盘中的芯片。
44.进一步的，芯片取放模块300还包括升降感应器44与旋转感应器45，升降感应器44与旋转感应器45用于采集第三滑动件的位置信息并传递给外部控制中心，外部控制中心用于发出控制指令以驱动芯片取放模块300内的驱动电机和气压变换装置。可以理解的，气压变换装置可以是设置于吸嘴头57一端的气缸或者气管，用于改变吸嘴头57内的气压，进而吸取芯片或放置芯片。
45.本发明提供的芯片外观检测设备，通过视觉检测模块、芯片取放模块、第一方向移动模块和第二方向移动模块的协同作用，可以实现对芯片料盘中芯片的外观缺陷检测，取代人工操作利用机器视觉判断芯片方向，并使用机械手自动精准挑取不良品芯片，从而可以解决芯片外观检测过程中出现的人眼漏检导致品质风险高的问题、人眼容易视觉疲劳的问题、检测效率低的问题等。
46.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种芯片外观检测设备，其特征在于，包括：芯片料盘，用于承载待检测的芯片，所述芯片料盘可沿第一方向滑动；视觉检测模块，用于检测所述芯片的外观缺陷与放置方向，所述视觉检测模块设置于所述芯片料盘上方且可沿第二方向滑动，所述第一方向和所述第二方向交叉设置；芯片取放模块，可沿所述第二方向滑动，所述芯片取放模块至少包括沿第三方向滑动并以所述第三方向为轴旋转的取放组件，所述取放组件用于从所述芯片料盘中取放所述芯片或调整所述芯片朝向，其中，所述第三方向分别与所述第一方向和所述第二方向交叉设置。2.如权利要求1所述的芯片外观检测设备，其特征在于，还包括：第一方向移动模块和第二方向移动模块；所述芯片料盘连接于所述第一方向移动模块，且所述第一方向移动模块带动所述芯片料盘沿所述第一方向滑动；所述视觉检测模块和所述芯片取放模块分别连接于所述第二方向移动模块，且所述第二方向移动模块带动所述视觉检测模块和所述芯片取放模块沿所述第二方向滑动。3.如权利要求2所述的芯片外观检测设备，其特征在于，所述第一方向移动模块包括芯片料盘连接板、第一滑动件、第一丝杠和第一驱动件，所述第一丝杠沿所述第一方向延伸，所述第一驱动件设置于所述第一丝杠的一端并驱动所述第一丝杠旋转，所述第一滑动件滑动连接于所述第一丝杠的外表面并可随所述第一丝杠的旋转而在所述第一方向上滑动，所述芯片料盘通过所述芯片料盘连接板固定连接于所述第一滑动件。4.如权利要求2所述的芯片外观检测设备，其特征在于，所述第二方向移动模块包括视觉检测模块连接板、芯片取放模块连接板、第二滑动件、第二丝杠、第二驱动件，所述第二丝杠沿所述第二方向延伸，所述第二驱动件设置于所述第二丝杠的一端并驱动所述第二丝杠旋转，所述第二滑动件滑动连接于所述第二丝杠的外表面并可随所述第二丝杠的旋转而在所述第二方向上滑动，所述视觉检测模块和所述芯片取放模块分别通过所述视觉检测模块连接板和所述芯片取放模块连接板固定连接于所述第二滑动件。5.如权利要求1所述的芯片外观检测设备，其特征在于，所述视觉检测模块至少包括检测组件，所述检测组件可沿所述第三方向调节高度。6.如权利要求5所述的芯片外观检测设备，其特征在于，所述视觉检测模块还包括相机模组固定板，所述相机模组固定板上设置有沿所述第三方向排布的固定孔，所述检测组件包括至少一个连接件，所述检测组件通过所述连接件与所述固定孔卡合来调节高度。7.如权利要求5所述的芯片外观检测设备，其特征在于，所述视觉检测模块包括大光源和小光源，且所述大光源和小光源固定连接于所述相机模组固定板，所述检测组件包括相机，所述相机穿设于所述大光源与所述小光源，所述检测组件通过在所述第三方向上调节高度，调节所述相机与所述大光源和所述小光源的相对位置，以改变芯片外观检测时所需要的光源颜色或光源强度。8.如权利要求5所述的芯片外观检测设备，其特征在于，所述视觉检测模块还包括千分尺，所述千分尺用于调节所述检测组件在所述第三方向上的高度。9.如权利要求1所述的芯片外观检测设备，其特征在于，所述芯片取放模块包括第三滑动件、驱动电机、导轨以及吸取组件，所述芯片取放模块接收外部控制中心发出的控制指令
以驱动所述驱动电机，所述第三滑动件在所述驱动电机的驱动下沿所述导轨在所述第三方向上滑动或旋转，所述吸取组件固定于所述第三滑动件，且所述吸取组件的一端连接气压变换装置，通过改变所述气压变换装置内的气压，以取放所述芯片料盘中的芯片。10.如权利要求9所述的芯片外观检测设备，其特征在于，所述芯片取放模块包括升降感应器与旋转感应器，所述升降感应器与所述旋转感应器用于采集所述第三滑动件的位置信息并传递给外部控制中心，所述外部控制中心用于发出控制指令以驱动所述芯片取放模块内的升降驱动电机和气压变换装置。

技术总结
本发明描述了一种芯片外观检测设备，包括：芯片料盘，用于承载待检测的芯片，芯片料盘可沿第一方向滑动；视觉检测模块，用于检测芯片的外观缺陷与放置方向，视觉检测模块设置于芯片料盘上方且可沿第二方向滑动，第一方向和第二方向交叉设置；芯片取放模块，可沿第二方向滑动，芯片取放模块至少包括沿第三方向滑动并以第三方向为轴旋转的取放组件，取放组件用于从芯片料盘中取放芯片或调整芯片朝向，其中，第三方向分别与第一方向和第二方向交叉设置。本发明提供的芯片外观检测设备，可以解决目前芯片外观检测过程中出现的人眼漏检导致品质风险高的问题、人眼容易视觉疲劳的问题、检测效率低的问题等。检测效率低的问题等。检测效率低的问题等。


技术研发人员：杨建设 张雅凯
受保护的技术使用者：昆山思特威集成电路有限公司
技术研发日：2022.03.02
技术公布日：2023/9/12