一種面向3d封裝ic的3d斷層掃描成像方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種面向3D封裝IC的3D斷層掃描成像方法，該方法通過(guò)讀取封裝IC二維X光CT斷層圖像序列、封裝IC二維X光CT斷層圖像預(yù)處理、封裝IC二維X光CT斷層圖像最小二乘B樣條擬合輪廓線、MC算法3D重建到等步驟，實(shí)現(xiàn)了對(duì)3D封裝IC的各種物理缺陷檢測(cè)，并且圖像重建的畫面質(zhì)量得到較大提高，實(shí)時(shí)操作速度快。
【專利說(shuō)明】一種面向3D封裝IC的3D斷層掃描成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及3D封裝IC的【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是指一種面向3D封裝IC的3D斷層掃描成像方法。
【背景技術(shù)】
[0002]封裝，是指外用在集成電路內(nèi)置芯片的管殼，它的存在使得內(nèi)置芯片得以密封固定，并對(duì)集成電路起到了保護(hù)的作用，使集成電路的內(nèi)部芯片可以更好地適應(yīng)外部環(huán)境。集成電路芯片上的接點(diǎn)(又叫做鉚點(diǎn))是直接焊接到電子封裝管殼的引腳上的。大規(guī)模集成電路的制造產(chǎn)業(yè)鏈中，封裝是一道非常關(guān)鍵的工序。因此封裝的技術(shù)水平直接影響了產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。在生產(chǎn)與封裝的過(guò)程中，企業(yè)都希望用某種檢測(cè)方法可以保留優(yōu)品，篩掉次品，達(dá)到“零缺陷”的高水準(zhǔn)生產(chǎn)工藝。然而在實(shí)際的封裝過(guò)程中，存在著金屬焊盤氧化導(dǎo)致的虛焊、連接線與焊點(diǎn)之間的縫隙、電路板上微小氣泡和裂縫等缺陷。這些缺陷的存在嚴(yán)重影響了大規(guī)模集成電路的封裝質(zhì)量。如人工目檢、ICT針床測(cè)試(In Circuit Tester)、AOI自動(dòng)光學(xué)檢查(Automatic Optical Inspection)等傳統(tǒng)的檢測(cè)手段已不能滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，封裝大規(guī)模集成電路檢測(cè)面臨著新的難題和挑戰(zhàn)。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)缺乏自主研發(fā)的面向封裝IC的3D斷層掃描成像檢測(cè)的三維可視化設(shè)備，而傳統(tǒng)的工業(yè)X光CT機(jī)絕大多數(shù)是面向體積較大的機(jī)械部件，難以在高密度電子封裝過(guò)程中對(duì)不可見焊點(diǎn)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。電子工業(yè)生產(chǎn)中常采用X光CT機(jī)得到內(nèi)部缺陷的斷層圖像，來(lái)實(shí)現(xiàn)部分缺陷的判定和檢測(cè)，但對(duì)于內(nèi)部線路復(fù)雜、重疊的封裝IC來(lái)說(shuō)，僅采用二維X光圖像難以獲得內(nèi)部缺陷的完整認(rèn)識(shí)。斷層圖像的三維可視化技術(shù)可利用X光CT連續(xù)斷層圖像來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)對(duì)象完整三維重建，對(duì)內(nèi)部缺陷進(jìn)行精確測(cè)量。傳統(tǒng)的基于斷層邊界的輪廓線重建算法是采用基于斷層邊界輪廓線重建方式，首先在原始二維圖像內(nèi)尋找物體的輪廓線，然后通過(guò)連接輪廓線頂點(diǎn)形成閉合輪廓，最后將各個(gè)切片層的輪廓線“堆砌”成物體的表面。傳統(tǒng)算法實(shí)時(shí)旋轉(zhuǎn)操作較快，但是圖像質(zhì)量較差。本發(fā)明提供了一套完整的封裝IC的斷層掃描成像方法，利用封裝IC的序列切片圖像恢復(fù)原有的3D效果，可以有效檢測(cè)封裝IC的虛焊、連接線與焊點(diǎn)之間的縫隙、微小氣泡和裂縫等各種物理缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種合理、可靠的面向3D封裝IC的3D斷層掃描成像方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為:一種面向3D封裝IC的3D斷層掃描成像方法，包括以下步驟:
[0006](1)讀取封裝IC 二維X光CT斷層圖像序列；
[0007](2)對(duì)封裝IC 二維X光CT斷層圖像進(jìn)行中值濾波預(yù)處理去噪，降低噪聲對(duì)后續(xù)步驟的影響；
[0008](3)對(duì)經(jīng)過(guò)中值濾波后的封裝IC 二維X光CT斷層圖像進(jìn)行直方圖均衡化灰度校正；
[0009](4)利用概率統(tǒng)計(jì)學(xué)的分位數(shù)圖來(lái)查找上述經(jīng)過(guò)灰度校正后的圖像閾值T，再利用自適應(yīng)閾值T對(duì)封裝IC 二維X光CT斷層圖像進(jìn)行二值化分割；
[0010](5)將經(jīng)過(guò)上述分割后的封裝IC 二維X光CT斷層圖像進(jìn)行最小二乘B樣條擬合輪廓線；
[0011](6)對(duì)上述經(jīng)過(guò)輪廓線擬合后的封裝IC 二維X光CT斷層圖像序列進(jìn)行MC算法3D重建，顯示出3D封裝IC表面及內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
[0012]所述步驟(4)的具體操作如下:
[0013]I)利用MATLAB的prctile函數(shù)求得灰度校正后的圖像的灰度值分位數(shù)圖，分位圖橫坐標(biāo)表示灰度值出現(xiàn)的概率，縱坐標(biāo)表示相應(yīng)的灰度值；
[0014]2)獲取分位圖的拐點(diǎn)，此拐點(diǎn)的縱坐標(biāo)為自動(dòng)分割的閾值T ;
[0015]3)利用自適應(yīng)閾值T對(duì)封裝IC 二維X光CT斷層圖像進(jìn)行二值化分割。
[0016]所述步驟(5)的具體操作如下:
[0017]I)提取封裝IC 二維X光CT斷層圖像的內(nèi)外輪廓邊界坐標(biāo)；
[0018]2)得到網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)數(shù)據(jù)；
[0019]3)計(jì)算坐標(biāo)均值Xm、Ym ；
[0020]4)將直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)為極坐標(biāo)B (t, r)；
[0021]5)求出最小二乘B樣條近似插值；
[0022]6)計(jì)算各網(wǎng)格點(diǎn)的擬合值；
[0023]7)轉(zhuǎn)換為直角坐標(biāo)值；
[0024]8)連接各網(wǎng)格點(diǎn)形成邊界擬合曲線。
[0025]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)與有益效果:
[0026]1、本發(fā)明不完全采用圖像的灰度信息，主要以對(duì)象的輪廓信息實(shí)現(xiàn)表面重建，減少了重建所需的數(shù)據(jù)量，加快了三維圖形實(shí)時(shí)旋轉(zhuǎn)操作的響應(yīng)速度；
[0027]2、本發(fā)明利用最小二乘B樣條擬合輪廓線的方法，改進(jìn)了常用的斷層圖像邊界輪廓三維重建的顯示效果，較好地實(shí)現(xiàn)3D封裝IC的3D表面重建和顯示，能有效檢測(cè)出封裝IC的虛焊、連接線與焊點(diǎn)之間的縫隙、微小氣泡和裂縫等各種物理缺陷。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1為本發(fā)明面向3D封裝IC的3D斷層掃描成像方法。
[0029]圖2為最小二乘B樣條擬合輪廓線算法流程。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0031]如圖1所示，本實(shí)施例所述的面向3D封裝IC的3D斷層掃描成像方法，具體情況如下:
[0032](I)讀取封裝IC 二維X光CT斷層圖像序列，可以單個(gè)文件或者多個(gè)文件的選取，便于用戶選擇需要重建的圖片。
[0033](2)對(duì)封裝IC 二維X光CT斷層圖像進(jìn)行中值濾波預(yù)處理去噪，降低噪聲對(duì)后續(xù)步驟的影響。
[0034](3)對(duì)經(jīng)過(guò)中值濾波后的封裝IC 二維X光CT斷層圖像進(jìn)行直方圖均衡化灰度校正。
[0035](4)利用概率統(tǒng)計(jì)學(xué)的分位數(shù)圖來(lái)查找上述經(jīng)過(guò)灰度校正后的圖像閾值T，再利用自適應(yīng)閾值T對(duì)封裝IC 二維X光CT斷層圖像進(jìn)行二值化分割，其具體操作如下:
[0036]I)利用MATLAB的prctile函數(shù)求得灰度校正后的圖像的灰度值分位數(shù)圖，分位圖橫坐標(biāo)表示灰度值出現(xiàn)的概率，縱坐標(biāo)表示相應(yīng)的灰度值；
[0037]2)獲取分位圖的拐點(diǎn)，此拐點(diǎn)的縱坐標(biāo)為自動(dòng)分割的閾值T ；
[0038]3)利用自適應(yīng)閾值T對(duì)封裝IC 二維X光CT斷層圖像進(jìn)行二值化分割。
[0039](5)將經(jīng)過(guò)上述分割后的封裝IC 二維X光CT斷層圖像進(jìn)行最小二乘B樣條擬合輪廓線，使重建表面變得光滑，如圖2所示最小二乘B樣條擬合輪廓線算法流程，包括以下步驟:
[0040]I)提取封裝IC 二維X光CT斷層圖像的內(nèi)外輪廓邊界坐標(biāo)；
[0041]2)得到網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)數(shù)據(jù)；
[0042]3)計(jì)算坐標(biāo)均值Xm、Ym ；
[0043]4)將直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)為極坐標(biāo)B (t, r)；
[0044]5)求出最小二乘B樣條近似插值；
[0045]6)計(jì)算各網(wǎng)格點(diǎn)的擬合值；
[0046]7)轉(zhuǎn)換為直角坐標(biāo)值；
[0047]8)連接各網(wǎng)格點(diǎn)形成邊界擬合曲線。
[0048](6)對(duì)上述經(jīng)過(guò)輪廓線擬合后的封裝IC 二維X光CT斷層圖像序列進(jìn)行MC算法3D重建，在操作界面顯示出3D封裝IC表面及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，檢測(cè)其虛焊、連接線與焊點(diǎn)之間的縫隙、電路板的微小氣泡和裂縫等各種物理缺陷。
[0049]在采用以上方案后，相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明能有效實(shí)現(xiàn)對(duì)3D封裝IC的各種物理缺陷檢測(cè)，并且圖像重建的畫面質(zhì)量得到較大提高，實(shí)時(shí)操作速度快，值得推廣。
[0050]以上所述之實(shí)施例子只為本發(fā)明之較佳實(shí)施例，并非以此限制本發(fā)明的實(shí)施范圍，故凡依本發(fā)明之形狀、原理所作的變化，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種面向3D封裝IC的3D斷層掃描成像方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)讀取封裝IC二維X光CT斷層圖像序列； (2)對(duì)封裝IC二維X光CT斷層圖像進(jìn)行中值濾波預(yù)處理去噪，降低噪聲對(duì)后續(xù)步驟的影響；(3)對(duì)經(jīng)過(guò)中值濾波后的封裝IC二維X光CT斷層圖像進(jìn)行直方圖均衡化灰度校正； (4)利用概率統(tǒng)計(jì)學(xué)的分位數(shù)圖來(lái)查找上述經(jīng)過(guò)灰度校正后的圖像閾值T，再利用自適應(yīng)閾值T對(duì)封裝IC 二維X光CT斷層圖像進(jìn)行二值化分割；(5)將經(jīng)過(guò)上述分割后的封裝IC二維X光CT斷層圖像進(jìn)行最小二乘B樣條擬合輪廓線.-^4 ， (6)對(duì)上述經(jīng)過(guò)輪廓線擬合后的封裝IC二維X光CT斷層圖像序列進(jìn)行MC算法3D重建，顯示出3D封裝IC表面及內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向3D封裝IC的3D斷層掃描成像方法，其特征在于，所述步驟(4)的具體操作如下: 1)利用MATLAB的prctile函數(shù)求得灰度校正后的圖像的灰度值分位數(shù)圖，分位圖橫坐標(biāo)表示灰度值出現(xiàn)的概率，縱坐標(biāo)表示相應(yīng)的灰度值； 2)獲取分位圖的拐點(diǎn)，此拐點(diǎn)的縱坐標(biāo)為自動(dòng)分割的閾值T； 3)利用自適應(yīng)閾值T對(duì)封裝IC二維X光CT斷層圖像進(jìn)行二值化分割。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向3D封裝IC的3D斷層掃描成像方法，其特征在于，所述步驟(5)的具體操作如下: 1)提取封裝IC二維X光CT斷層圖像的內(nèi)外輪廓邊界坐標(biāo)； 2)得到網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)數(shù)據(jù)； 3)計(jì)算坐標(biāo)均值Xm、Ym； 4)將直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)為極坐標(biāo)B(t，r)； 5)求出最小二乘B樣條近似插值； 6)計(jì)算各網(wǎng)格點(diǎn)的擬合值； 7)轉(zhuǎn)換為直角坐標(biāo)值； 8)連接各網(wǎng)格點(diǎn)形成邊界擬合曲線。
【文檔編號(hào)】G06T17/30GK103489223SQ201310455406
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月29日
【發(fā)明者】高紅霞, 梁劍平, 胡躍明 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)