一种快速测量mcm基板电路图形尺寸误差的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种雷达电子MCM基板电路图形检验技术，尤其涉及的是一种快速测量MCM基板电路图形尺寸误差的装置及方法。
【背景技术】
[0002]随着雷达电子的向着阵列化，微型化的趋势发展。微型MCM(多芯片模块Multichip Module)电路器件的应用变得越来越广泛，开始出现数万只甚至更大规模的需求。组件的微型化意味着单个组件的线宽间距更窄，表面贴装密度更加密集。在这样的现状面前，应用自动化生产来代替手工生产来制造产品是必然的选择。但是MCM组件常用基板通常是低温共烧陶瓷或高温共烧陶瓷，其制造过程中不可避免的会出现不均匀膨胀。而通常的表面贴装工艺采用部分图形识别对基板定位，在电路图形的焊盘处自动点涂导电胶，自动拾取裸芯片贴装再固化烘烤，金丝引线键合的方式进行组装。
[0003]在裸芯片的筛选中已经提出了 KGD标准(已知好芯片)，而针对MCM基板电路图形则没有相应的标准和筛选方法。由于该组装方式对MCM基板电路图形的尺寸误差要求相对苛刻，常会出现因组件某个线宽间距窄，组装密度高的局部与基板定位图形区距离超差，导致涂胶和贴片的位置偏离了焊盘，轻则需要返修，将裸芯片取下导致该裸芯片报废，重则导致无法修复的短路等问题，整只组件报废。昂贵的裸芯片成本往往是制造企业无法承受的，而对数量巨大的MCM基板电路图形上的几处甚至几十处亚毫米级别(0.1mm及以下)线宽间距，组装密度高的局部进行手工测量尺寸误差是否满足制造需求又是明显无法实施的。这时就需要一种自动化快速批量对MCM基板电路图形多处的尺寸误差进行测量的方法，在制造之如就剔除这些不符合要求的MCM基板，提尚制造成品率，减少昂贵的裸芯片报废。
[0004]现有的雷达电子微电路组装中已有对裸芯片，片式电容电感等器件的检测方法，能够保证线边库物料的质量，但对于承载它们的MCM基板及其上的电路图形没有快速检验的方法，挨个点在放大设备上手工测量准确性差，劳动量巨大，在批量物料面前无能为力。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种快速测量MCM基板电路图形尺寸误差的装置及方法，能够高效快速的对批量MCM基板上的电路图形的多个点之间的距离进行测量并判定是否满足组装需要。
[0006]本发明是通过以下技术方案实现的:本发明包括光源、镜头、载物台、基板工装、感应成像系统、数据处理系统、判定系统和显示输出系统；
[0007]所述光源环绕在镜头的周围，镜头垂直设置于载物台的上方，所述基板工装设置于载物台的顶部，所述镜头连接感应成像系统，所述感应成像系统的输出端连接数据处理系统的输入端，所述数据处理系统的输出端连接判定系统的输入端，所述判定系统的输出端连接显示输出系统的输入端，所述感应成像系统将镜头接收到的光学信号转换为灰度图像，所述数据处理系统将感应成像系统生成的灰度图像进行数据提取和存储，所述判定系统将数据处理系统生成的数据特征进行判定，所述显示输出系统用于显示感应成像系统的成像结果、数据处理系统的数据处理结果、判定系统的数据特征比较结果。
[0008]作为本发明的优选方式之一，所述装置还设有驱动机构，所述驱动机构驱动镜头和光源在载物台上方可沿水平方向或竖直方向移动。竖直方向移动时，保证镜头能始终对MCM基板对焦，从而获得高清晰度锐利边缘的图像；水平方向移动时，保证镜头能对基板工装上的不同位置上的多个MCM基板逐个对焦，获得图像。
[0009]作为本发明的优选方式之一，所述载物台上设有传送带，所述基板工装设置于传送带上。可逐个连续移动多个基板工装进入光源和镜头的可拍摄范围。
[0010]作为本发明的优选方式之一，所述光源有多个用于发射多色光的发光单元。可发射红，黄，蓝，紫等多色光。
[0011]作为本发明的优选方式之一，所述基板工装为合金或塑料制成，基板工装上设有多个用于放置基板的阵列式空腔。可装载多个MCM基板以供快速批量测量。
[0012]一种快速测量MCM基板电路图形尺寸误差的方法，包括以下步骤:
[0013](I)调节光源，将待测基板电路图形与其他区域灰度色差调整到最大；
[0014](2)将待测基板发射的光线信号转换为k阶灰度图像并记为该待测基板的Fig1,依次将N个待测基板发射的光线信号转换为k阶灰度图像并记为该待测基板的FigN;
[0015](3)将步骤(2)中的灰度图像Figl?FigN逐个进行电路图形特征提取，获取基板电路图形特征图像S1' Sn;
[0016](4)设定标准基板电路图形上多个需要测量尺寸误差的关键点为D1' D n，并设定D1, D2之间的距离标准值L卜2，D1, D3之间的距离标准值L卜3，…，Dn_1、Dn之间的距离标准值Lfa-D-n;并设定DpD2之间的距离标准值Lp2允许的公差值为±T ^D1J3之间的距离标准值Lp3允许的公差值为土T卜3，…，Dn_PDn之间的距离标准值L ^^允许的公差值为土T (n_D_n;
[0017](5)寻找待测基板电路图形特征图像S1*待测尺寸误差关键点S1D1?S1Dn，并实际测量s# S AJ1D2之间的距离标准值S 1-2，S1DpS1D3之间的距离标准值S山^，…，S1D1^pS1Dn之间的距离标准值S山^㈠，依次将电路图形特征图像Sn中的待测距离标记为S山_2、
SnLi—3、SnL(n—I)—n;
[0018](6)将步骤(5)中的距离实测值SnL(n_D_n与步骤⑷中设定的距离标准值L (η_υ_η进行比对，如差值在±T(n_D_n范围内，判定该处为合格，否则判定为不合格；
[0019]待测基板中所有待判定的点之间的距离全部合格，则判定该基板合格，当待判定的点之间的距离有I个及以上不合格时，判定该基板不合格。
[0020]所述步骤(I)中，待测基板电路图形为全黑，则非图形区域为全白，或者待测基板电路图形为全白，非图形区域为全黑。
[0021]所述步骤(3)中，对基板灰度图像Figl?FigN逐个进行电路图形特征提取，获得基板电路图形特征图像S1' Sn，在提取过程中采用标准图形相似度比对法，预先在系统中存有一个基板部分区域标准图，并设定灰度相似度阈值、形状相似度阈值及距离相似度阈值，当在基板灰度图像FigN中出现满足灰度相似度阈值，形状相似度阈值的区域，区域之间的距离满足距离相似度阈值的图像时，对待测基板定位并提取电路图形特征图像SN。
[0022]所述步骤(5)中，寻找待测基板电路图形特征图像S1*待测尺寸误差关键点S1D1?S An的方法如下:
[0023]在任一基板电路图形特征图像SN*预设需寻找的测量点S ,D1的图像搜索区，在搜索区内采用标准图形相似度比对法，预先在系统中存有测量点SnD1及周围电路图形标准图，并设定有灰度相似度阈值和形状相似度阈值，当在电路图形特征图像Sn的关键测量点SnD1的搜索区内出现同时满足灰度相似度阈值和形状相似度阈值的图形，则通过该图形对关键测量点SnD1进行定位，得到待测基板上需要测量尺寸误差的关键点S,D1，并通过此方法依次获取基板电路图形上多个需要测量尺寸误差的关键点SnD2? SnDn。
[0024]所述灰度相似度阈值调整范围为I?100，其中100为全黑；形状相似度阈值为1%?100%，其中100%为相似度完全一致；距离相似度阈值为0.0Olmm?10mm。
[0025]本发明相比现有技术具有以下优点:本发明利用自动化机器视觉