基于X射線圖像的BGA焊球氣泡缺陷檢測技術(shù)研究

發(fā)布時間：2020-07-26 09:53

【摘要】：隨著BGA(Ball Grid Array,球柵陣列)封裝技術(shù)的日益普及,相應(yīng)的焊接質(zhì)量檢測技術(shù)也變得越來越重要。鑒于X射線檢測技術(shù)能有效地檢測焊球內(nèi)部缺陷的特點(diǎn),其成為了BGA封裝器件焊接質(zhì)量檢測中極為重要的一種技術(shù)。集成電路的快速發(fā)展,使得電路板的集成度越來越高、BGA的周邊環(huán)境越來越復(fù)雜,導(dǎo)致基于傳統(tǒng)算法的BGA焊球氣泡檢測難度越來越高。因此,本文針對BGA焊點(diǎn)X射線檢測中存在的圖像傾斜、焊點(diǎn)以及內(nèi)部氣泡的高精度識別與提取較難的問題,開展了一系列的研究。首先,針對BGA焊點(diǎn)X射線圖像可能存在傾斜的問題,提出了一種自動檢測并校正傾斜BGA焊點(diǎn)X射線圖像的方法。該方法首先使用霍夫圓檢測識別原始圖像中焊點(diǎn)的粗略坐標(biāo);接著以Delaunay三角剖分算法建立原始圖像中焊點(diǎn)的拓?fù)潢P(guān)系,判斷圖像是否傾斜;然后根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系估計(jì)理想正視情況下焊點(diǎn)的坐標(biāo),建立焊點(diǎn)實(shí)際坐標(biāo)與理想坐標(biāo)之間的變換矩陣;最后采用此矩陣來對原始圖像進(jìn)行映射與校正,從而獲得了校正后的圖像。實(shí)驗(yàn)表明,該方法可以有效地校正傾斜的X射線圖像,使得校正后的BGA焊點(diǎn)陣列正常排列。然后,針對傳統(tǒng)方法在處理復(fù)雜背景下BGA焊點(diǎn)提取時易受到受到焊球周圍導(dǎo)線、芯片等物體干擾的問題,提出了一種基于坐標(biāo)系變換與邊緣檢測的焊球提取方法。該方法考慮到焊球的類圓形特征的問題,采用了坐標(biāo)系變換,將包含焊球的ROI區(qū)域映射到極坐標(biāo)系下,再通過邊緣檢測進(jìn)行處理獲得輪廓數(shù)據(jù),最后通過坐標(biāo)系的反變換映射回原始圖像。實(shí)驗(yàn)表明基于坐標(biāo)系變換與邊緣檢測的焊點(diǎn)區(qū)域分割方法有著更好的準(zhǔn)確性與適應(yīng)性,且有著不依賴參數(shù)設(shè)定的優(yōu)點(diǎn)。最后,在對BGA焊點(diǎn)內(nèi)部氣泡的識別與提取研究中,考慮到氣泡缺陷的低對比度、邊界模糊等特性造成了氣泡缺陷的高精度識別與提取困難,提出了一種基于Blob分析的焊點(diǎn)氣泡識別算法。該方法采用多種閾值來分割氣泡區(qū)域獲得一系列的二值圖像,然后使用基于連通域幾何特征的Blob分析來識別其中的氣泡,最后采用森林?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對識別結(jié)果進(jìn)行合并,從而得到焊點(diǎn)中的氣泡。通過與使用單個閾值的方法實(shí)驗(yàn)對比,表明了本文所提方法的準(zhǔn)確性和適應(yīng)性更好。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN405;TP274.51
【圖文】：

芯片,雙列直插式封裝,技術(shù),電子設(shè)備

式以使其可以被放置在更小的電子設(shè)備中。為了滿足多的 I/O 引腳，更小的封裝——更加先進(jìn)的 BGA（Ball Gr裝技術(shù)開始被應(yīng)用于生產(chǎn)[2]。圖 1-1 中展示了 BGA 封裝與ackage，雙列直插式封裝技術(shù)）、QFP（Quad Flat Package，封裝的對比。

焊球,陣列,射線

utomated X-Ray Inspection，自動 X 射線檢測）由于 X 射線的穿透性質(zhì)，成為A 封裝器件焊后檢測的最優(yōu)選擇。AXI 的基本原理是利用 PCB（Printed Ciard，印制電路板）上的焊接釬料與其他材料對于 X 射線的吸收率的不同，對待檢測部位進(jìn)行成像。圖 1-2 展示了焊球氣泡較少的 BGA 焊球陣列與焊球多的 BGA 焊球陣列在 X 射線圖像中的情況。

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