基本信息
- 項目名稱：
- IC芯片引腳共面性在線光電檢測儀
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本作品涉及電子集成電路模塊的檢測設備，特別是IC芯片引腳共面性檢測設備。隨著電子信息工業(yè)的迅速發(fā)展，在電子集成電路器件生產(chǎn)的流水線上，產(chǎn)品性能檢測是一項重要的工序，特別是SO型IC芯片在SMT產(chǎn)線進行表面貼裝時，為了防止貼裝的焊接不良，使得貼裝工藝對引腳的共面性就有了相當高的要求（共面程度≦0.1mm,超過即為不合格品）。本團隊研究生團隊在“珠三角”許多生產(chǎn)IC的相關企業(yè)調(diào)研時發(fā)現(xiàn)，如何能有效、方便的對用于SMT生產(chǎn)使用的IC芯片（SO封裝）引腳的共面性進行質(zhì)檢是一個嚴重困擾生產(chǎn)企業(yè)的問題，目前生產(chǎn)企業(yè)使用方法的以人工目視檢測和使用在線共面性質(zhì)檢設備檢測為主，前者主要缺點是檢測誤差大、速度慢；后者主要缺點是不僅檢測速度慢，而且使用質(zhì)檢設備均為國外進口，其價格昂貴企業(yè)難以承受。 我們團隊針對上述問題和企業(yè)需求，結合近年來在光電檢測方面取得的研究成果，自主創(chuàng)新研發(fā)了集光機電算于一體的數(shù)字化、智能化光電在線質(zhì)檢儀器——IC芯片引腳共面性在線光電檢測儀，不僅滿足了國內(nèi)外市場對該類設備經(jīng)濟實用型的需求，而且填補了國內(nèi)該類設備的空白。本作品采用與國外同類產(chǎn)品所不同的創(chuàng)新思路，即引入檢測基準平面與引腳進行距離比較，通過圖像采集與處理可讀出其比較值，再通過自動識別軟件就可自動判斷SO型引腳的共面性是否超差，從而能實施在線檢測；而且可以滿足大視場的檢測需求（即芯片總長度≤28mm），檢測標準時間：3s/片，此外該儀器的市場售價約為進口同類機型的1/4～1/6。目前本儀器的樣機已經(jīng)通過企業(yè)的試用，并成功獲得兩臺生產(chǎn)訂單。
- 詳細介紹：
- 2008年3月本研究生團隊在指導老師的帶領下，到“珠三角”地區(qū)就電子工業(yè)工藝裝備發(fā)展態(tài)勢及進口設備國產(chǎn)化進行調(diào)研。師生們既深入深圳華為、東莞臺達和肇慶風華等大型企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場,還到過不少中小企業(yè),掌握了大量第一手材料。此行給我們留下了深刻的印象:①電子行業(yè)目前還是一個勞動密集型的產(chǎn)業(yè),需要進一步提升裝備的自動化、智能化水平，在這個領域里還有不少工作可以介入；②主打裝備基本上是“洋機”一統(tǒng)天下，引進、吸收再創(chuàng)新的國產(chǎn)化任務艱巨；③計量、質(zhì)檢儀器相對滯后。不少檢測環(huán)節(jié)還是靠人工目視檢測，急待研發(fā)新型檢測儀器，用“機檢”替代“人檢”。社會實踐給我們出了不少“題目”，經(jīng)過認真思考，我們選擇了企業(yè)急需、影響產(chǎn)品質(zhì)量的一些帶有共性的“瓶頸”課題，集中力量攻關，以求服務用戶，出創(chuàng)新成果。 本作品就是針對從多電子企業(yè)中所遇到的SO型IC芯片引腳共面性在線質(zhì)檢的共性“瓶頸”問題而設計研發(fā)的。經(jīng)歷了近一年的不懈努力，課題組攻克一個又一個技術難關，特別是雜散光這一“攔路虎”，數(shù)千次的試驗，百多次的改進，終于達到預期目標；而樣機與生產(chǎn)線“磨合”又是一場“硬仗”：二十多次帶樣機到生產(chǎn)現(xiàn)場作試驗，還有在東莞××鎮(zhèn)低檔旅社里調(diào)試機器的數(shù)不清不眠之夜……我們相繼取得了4個階段性成果：①原理性實驗；②Ⅰ型科研樣機；③Ⅱ型科研樣機；④中試樣機（本作品）。 蒼天不負苦心人，樣機在××有限公司（臺灣排名前列電子制造商獨資子公司）的生產(chǎn)現(xiàn)場經(jīng)歷了近三個月的“洗禮”后，本作品各項技術指標均能滿足廠方的要求（ 1、檢測標準時間：3S/片；2、檢測準確率≥90%；3、檢測精度（引腳共面程度）≦0.1mm；），最近又不斷傳來好消息：①我們合作方——××光電儀器有限公司贏得了2臺商品機（人民幣4.7萬元/臺，共9.4萬元）的訂單；②3個專利申請被受理；③國內(nèi)無相同機型的查新報告的結論。目前我們與合作方全力投入商品機型的研發(fā)和形成量產(chǎn)能力的工作之中。讓“中國創(chuàng)造”的新機型屹立于“洋機之林”中的美好愿望付諸實現(xiàn)；為國爭光、為中國人爭氣！
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- SO型元件在進行表面貼裝時，貼裝工藝其引腳的共面性允差≤0.1mm，現(xiàn)行IC引腳共面性檢測方法有：①機器視覺的檢測設備；②投影儀；③人工檢測；這些都無法同時滿足在線、經(jīng)濟、高檢測精度等各項要求。為確保SO型IC芯片引腳共面性達到SMT生產(chǎn)的要求，用“機檢”替代“人檢”勢在必行。經(jīng)調(diào)研，目前國內(nèi)經(jīng)濟實用的IC共面性在線質(zhì)檢儀尚未見報道，可見本作品的研發(fā)是必要的和迫切的。本IC芯片引腳共面性在線光電檢測儀是一款集光機電算、圖像識別和數(shù)控技術于一體的數(shù)字化、智能化光電儀器。它能快速獲取引腳共面性圖像信息，并通過軟件進行自動識別不良品等功能。其創(chuàng)新點如下： ①原理創(chuàng)新。國外同類產(chǎn)品采用小景深原理作為引腳共面性是否超標的判據(jù)。該判別原理缺點是，因光學規(guī)律制約了小景深系統(tǒng)的視場不能大，要檢測較大的IC芯片引腳共面性，只能分步采集，檢測時間較長，而儀器采用與基準平面比較為原理的創(chuàng)新思路。即引入檢測基準平面與引腳進行距離比較，通過圖像處理軟件可知其比較值，進而自動判斷引腳的共面性是否超差。這一原理，最大優(yōu)點可以通過大視場、高分辨率的光學系統(tǒng)一次性采集到IC芯片引腳圖像，因此檢測速度快。 ②技術手段創(chuàng)新、實現(xiàn)高性價比。為實現(xiàn)原始創(chuàng)新思路的技術手段是設計長工作距離大視場高分辨率光學采集系統(tǒng)，以替代國外同類產(chǎn)品中嚴格控制景深的光學系統(tǒng)。兩者相比，本光學系統(tǒng)設計難度相對低，故本儀器具有高性價比。 技術關鍵： ①長工作距離大視場高分辨率光學采集系統(tǒng)的設計制造 ②圖像處理與自動識別軟件的開發(fā)。
科學性、先進性
- 國際上有類似的檢測儀器，但只能檢測SO型單邊20個引腳以內(nèi)芯片，以日本設備為代表，檢測原理是通過物鏡景深效應來判斷IC芯片引腳是否合格。缺點如下：1、檢測速度慢，為控制物鏡景深值0.1mm，則物鏡視場不宜過大，過大會導致像差大影響檢測結果，故無法一次性檢測上述芯片，實際需分四段進行檢測，檢測時間8S/片；2、物鏡制造成本高，為保證物鏡景深值值會使物鏡結構變得很復雜，使得加工成本很高；3、設備價格昂貴，20～30多萬人民幣1臺。 本作品能克服上述缺點，其方法是：1、通過大視場、高分辨率的光學系統(tǒng)同時將檢測基準平面和芯片單邊20引腳的圖像信息一次性采用，然后通過識別軟件自動判斷SO型芯片引腳是否超差（判斷是否超過0.1mm），從而提高生產(chǎn)效率，檢測時間3S/片；2、作品國產(chǎn)化程度高，價格為人民幣約5萬/臺，是日本同類設備價格的1/4～1/6。本作品的檢測方法根據(jù)桂林國際聯(lián)機情報檢索服務中心查新結果顯示：該方法未見國內(nèi)有報道，從而證明本作品在國內(nèi)屬于首創(chuàng)，整機水平屬國內(nèi)領先水平。
獲獎情況及鑒定結果
- 1.本作品09年4月24日委托桂林國際聯(lián)機情報檢索服務中心進行查新，其結果顯示：本作品使用的方法以及達到的技術水平未見國內(nèi)有報道，從而證明本作品在國內(nèi)屬于首創(chuàng)，整機水平屬國內(nèi)領先水平。2.2009年1月參加廣西南寧科技活動周
作品所處階段
- 已完成2臺商品機（人民幣4.7萬元/臺，共9.4萬元）的訂單。
技術轉讓方式
- 有意者面談
作品可展示的形式
- 實物、現(xiàn)場演示、圖片、海報等
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 本作品在國內(nèi)屬于首創(chuàng)，整機水平屬國內(nèi)領先水平。其技術特點和優(yōu)勢如下： 1、檢測速度快。由于使用光學大視場、高分辨率的光學系統(tǒng)能一次性檢測40引腳（單邊20引腳）以下的IC芯片（SO封裝），進而大大提高了勞動生產(chǎn)效率，檢測標準時間為3S/片。 2、準確率高。與現(xiàn)有技術相比，本作品通過光學系統(tǒng)在CCD攝像機中的成像，再由軟件自動判斷成像中IC芯片引腳與基準面的距離，從而判斷該芯片是否合格(判斷是否超過0.1mm)檢測準確率≥95%。 3、設備成本低。由于本作品的零件國產(chǎn)化程度極高，其價格約為：5萬/臺（人民幣）是日本同類設備價格的1/4～1/6。 本作品能廣泛適用于中小型IC生產(chǎn)線和SMT生產(chǎn)線進行IC芯片（SO封裝）引腳共面性檢測。據(jù)市場分析僅“珠三角”一地的市場需求預計100～200臺/年，年市場銷售總額約為500～1000萬元（人民幣）。目前東莞××電子廠（臺灣排名前列電子廠）已下有兩臺訂單（共計人民幣94,000元）。
同類課題研究水平概述
- 在電子集成電路器件生產(chǎn)的流水線上，產(chǎn)品性能檢測是一項重要的工序，特別是SO型IC芯片在進行表面貼裝時，貼裝工藝對引腳的共面性提出了相當高的要求。根據(jù)向相關企業(yè)調(diào)研和企業(yè)反饋調(diào)查顯示，目前國際上有生產(chǎn)類似檢測儀器的廠家，但只具有單邊20個引腳、總長28mm以內(nèi)的芯片檢測儀器，以日本同類設備為代表，其檢測原理是通過物鏡景深效應及其成像清晰度來判斷IC芯片是否合格。這種設備的缺點如下： ①檢測速度慢，因需要控制好物鏡的景深值≤0.1mm，則物鏡的視場不能過大，過大會嚴重影響 成像質(zhì)量，從而很難保證檢測結果，故無法一次性檢測單邊20個引腳的IC芯片（SO封裝）， 檢測該類芯片時則需分四段進行檢測，其檢測標準時間約為8S/片； ② 物鏡制造成本高，因物鏡景深值的精度要求很高，會使物鏡結構變得很復雜，從而加工成本很高； ③設備的價格昂貴，一般需要20多萬～30多萬/臺（人民幣）。 本產(chǎn)品能克服上述的缺點，其具體方法是： ①、通過大視場、高分辨率的光學系統(tǒng)同時將檢測基準平面和芯片單邊20引腳（芯片總長28mm）的圖像信息一次性采用，然后通過自動識別軟件自動判斷SO型引腳的共面性是否超差（判斷是否超過0.1mm），從而大大提高了生產(chǎn)效率，檢測標準時間為3S/片； ②、本產(chǎn)品的零件國產(chǎn)化程度高，其價格約為5萬/臺（人民幣）是日本同類設備價格的1/4～1/6。 本作品的檢測方法根據(jù)桂林國際聯(lián)機情報檢索服務中心查新結果顯示：該方法未見國內(nèi)有報道，從而證明本作品在國內(nèi)屬于首創(chuàng)，整機水平屬國內(nèi)領先水平。
