本发明属于mems芯片质量检测，具体涉及一种mems芯片上电及缺陷检测设备及检测方法。
背景技术：
1、mems(micro electromechanical system，即微电子机械系统)是指集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。相对于传统的机械，它们的尺寸更小，最大的不超过一个厘米，甚至仅仅为几个微米，其厚度就更加微小。
2、当前行业内，mems芯片检测需要人工在显微镜下，通过探针给芯片上电，观察芯片机械动作及表面不良缺陷。
3、由于mems芯片尺寸较小，人工观察检验时效太低，耗费大量人工。目前由于人员检测水平不稳定，容易在上电过程中新增划伤、破损等新缺陷，降低成品合格率。因此制造一种mems芯片上电及缺陷检测设备可以提升mems芯片质量检测效率，降低人工成本，避免漏检，减少检测过程中的二次损坏，降低生产成本和提高产品质量。因此研发一种高效的mems芯片上电及缺陷检测设备及检测方法是很符合实际需要的。
技术实现思路
1、本发明为了解决传统mems芯片质量检测效率差、人工成本高、检测过程中存在漏检以及二次损坏率高的问题，进而提供一种mems芯片上电及缺陷检测设备及检测方法；
2、一种mems芯片上电及缺陷检测设备，上电及缺陷检测设备包括设备平台、水平移动组件、上下移动组件、缺陷检测组件、探针组件；水平移动组件、上下移动组件安装在设备平台的顶部，缺陷检测组件、探针组件均安装在上下移动组件上，水平移动组件实现检测芯片在x轴方向和y轴方向的水平移动以及z轴方向的转动，上下移动组件作为动力源带动缺陷检测组件和探针组件实现z轴方向移动；
3、进一步地，水平移动组件包括x轴方向驱动模组、y轴方向驱动模组、z轴旋转模组、芯片检测平台、芯片托盘，x轴方向驱动模组设置在设备平台的顶部，且x轴方向驱动模组中的固定部与设备平台拆卸连接，y轴方向驱动模组设置在x轴方向驱动模组上，且y轴方向驱动模组中的固定部与x轴方向驱动模组中的滑动部拆卸连接，z轴旋转模组设置在y轴方向驱动模组上，且z轴旋转模组中的固定部与y轴方向驱动模组中的滑动部拆卸连接；z轴旋转模组的转动端上安装有芯片检测平台，芯片检测平台的顶部加工有检测凹槽，芯片托盘通过人工摆放在检测凹槽中，芯片托盘用于承载所要检测的mems芯片；
4、进一步地，x轴方向驱动模组、y轴方向驱动模组作为动力源带动z轴旋转模组、芯片检测平台、芯片托盘三者实现x轴方向、y轴方向水平移动，z轴旋转模组作为动力源带动芯片检测平台、芯片托盘实现绕z轴方向的转动；
5、进一步地，上下移动组件包括z轴支撑支架、z轴方向驱动模组、探针支架，z轴支撑支架沿竖直方向立设在设备平台的顶部，且z轴支撑支架的底部与设备平台的顶部拆卸连接，z轴方向驱动模组安装在z轴支撑支架上部，且z轴方向驱动模组中的固定部与z轴支撑支架拆卸连接，探针支架设置在z轴方向驱动模组上，且探针支架与z轴方向驱动模组中的滑动部拆卸连接，z轴方向驱动模组作为动力源带动探针支架实现z轴方向竖直运动；
6、进一步地，探针支架包含第一竖直部、水平部和第二竖直部，第一竖直部和第二竖直部分别设置在水平部的两侧，且第一竖直部与第二竖直部左右平行设置，第一竖直部的下端与水平部的左端固定连接，第二竖直部的上端与水平部的右端固定连接，探针支架通过第一竖直部安装在z轴方向驱动模组的滑动部上，缺陷检测组件和探针组件均设置在探针支架上，且z轴方向驱动模组通过探针支架带动缺陷检测组件和探针组件实现沿z轴方向上下滑动；
7、进一步地，缺陷检测组件设置在探针支架中第一竖直部的上方，且缺陷检测组件与探针支架中的第一竖直部拆卸连接，探针组件设置在探针支架中第二竖直部的底部，且探针组件与探针支架中第二竖直部拆卸连接；
8、进一步地，缺陷检测组件包括工业面阵相机、同轴远心镜头、同轴点光源和环形光源，工业面阵相机设置在探针支架中第一水竖直的上方，且工业面阵相机的壳体与探针支架中第一竖直部拆卸连接，工业面阵相机的拍摄端朝向芯片检测平台设置，同轴远心镜头设置在工业面阵相机的拍摄端上，且同轴远心镜头的轴线与工业面阵相机中拍摄端的轴线共线设置，同轴远心镜头的壳体通过螺纹与工业面阵相机的壳体拆卸连接，同轴点光源设置在同轴远心镜头上的光源孔位处，且同轴点光源的壳体与同轴远心镜头的壳体螺纹拆卸连接，同轴点光源的轴线与同轴远心镜头的轴线垂直设置，环形光源环抱设置在同轴远心镜头的末端，且环形光源壳体与同轴远心镜头的壳体拆卸连接，同轴点光源配合同轴远心镜头形成明场光路，环形光源配合同轴远心镜头形成暗场光路；
9、进一步地，探针组件包括滑台气缸和通电探针，滑台气缸设置在探针支架中第二竖直部的下方，且滑台气缸的固定部与第二竖直部拆卸连接，通电探针设置在滑台气缸中的滑动部上，通电探针与滑台气缸中的滑动部拆卸连接；
10、一种mems芯片上电及缺陷检测方法，所述检测方法是通过一下步骤实现的；
11、步骤1：将多个需要检测的mems芯片按照顺序排列在芯片托盘内，并将承载有mems芯片的芯片托盘通过人工摆放在芯片检测平台顶部的检测凹槽中；
12、步骤2：待步骤1中芯片托盘摆放完毕后，通过x轴方向驱动模组、y轴方向驱动模组和z轴旋转模组配合移动将芯片托盘中的第一个mems芯片移动到缺陷检测组件和探针组件正下方；
13、步骤3：待缺陷检测组件与探针组件与第一个mems芯片对应后，控制同轴点光源和环形光源交替点亮，工业面阵相机分别采集明场与暗场图片，通过图片的清晰度配合z轴方向驱动模组进行自动对焦；
14、步骤4：待步骤3自动对焦完成后，工业面阵相机配合同轴点光源与环形光源再次采集明场与暗场图片，获得清晰图像；
15、步骤5：对步骤4中获得的清晰图像进行芯片表面缺陷的算法分析，同时获得芯片焊盘上电位置,并通过x轴方向驱动模组、y轴方向驱动模组和z轴旋转模组微调整芯片位置；
16、步骤6：待步骤5中芯片焊盘上电位置确定后，通过z轴方向驱动模组带动滑台气缸与通电探针对芯片进行上电测试，并在上电过程中工业面阵相机采集芯片通电变化图像，通过计算芯片上电前后图形像素差异绝对差值大小分析判断芯片是否正常；
17、步骤7：待步骤6中利用工业面阵相机对芯片通电变化图像采集完毕即分析判断芯片是否合格后，控制绕z轴方向驱动模组带动滑台气缸与通电探针复位到原位；
18、步骤8：待步骤7中z轴方向驱动模组带动滑台气缸与通电探针复位后，控制x轴方向驱动模组、y轴方向驱动模组和z轴旋转模组将缺陷检测组件与上电组件移动到下一个芯片位置；
19、步骤9：重复上述步骤1至步骤8的循环操作，直至多个需要检测的mems芯片全部检测完成。
20、进一步地，步骤5中对步骤4中获得的清晰图像进行算法分析，获得芯片焊盘上电位置的具体步骤如下：
21、步骤51：通过对检测图像进行均值滤波和高斯滤波运算快速去除图像中的随机噪声；
22、步骤52：通过线性拉伸调整经过步骤51去除随机噪声后图像的灰度范围来增强缺陷边沿对比度，将检测图像的灰度值映射扩展到更加适合检测的新范围；
23、步骤53：通过将步骤52中灰度值映射扩展后的检测图像与预先利用无缺陷芯片图像建立的模板进行匹配，并基于模板匹配算法获得芯片焊盘上电位置。
24、本技术相对于现有技术所产生的有益效果：
25、本技术提供的一种mems芯片上电及缺陷检测设备及检测方法，能够以更快和更精准的完成mems芯片的检测，大幅度减少产生检测时间，从而增加单位时间内的产能。按照程序标准进行检测操作，减少了人为操作水平和判断标准不一导致的误差和不一致性，使得产品质量检测更加稳定可靠。通过提升检测效率，减少了废品率和人力成本需求，能够有效降低企业生产成本。能够全体24小时不间断进行检测工作，充分利用生产时间。芯片的自动化检测可推动企业向智能化、数字化转型，引领产业升级和发展。
26、本技术提供的一种mems芯片上电及缺陷检测设备及检测方法，对采集图像的输入采用了明场与暗场图像相结合的处理方式，实现了对缺陷进行交叉验证，可以有效提高对缺陷的有效检出率，相比较单一光照模式下，缺陷检出率更加高，检测效果更好。图像处理算法主要基于模板匹配相关算法，适用于检测芯片表面污点、裂纹、划伤等。对正常无缺陷图像进行模板建立，手动或者通过机器学习方式自动生成。通过去噪、增强对比度、边缘检测等操作调高模板匹配准确性。匹配结果将缺陷区域在原始图中进行标记，进行后期显示与分析。
1.一种mems芯片上电及缺陷检测设备，其特征在于：上电及缺陷检测设备包括设备平台(1)、水平移动组件(2)、上下移动组件(3)、缺陷检测组件(4)、探针组件(5)；水平移动组件(2)、上下移动组件(3)安装在设备平台(1)的顶部，缺陷检测组件(4)、探针组件(5)均安装在上下移动组件(3)上，水平移动组件(2)实现检测芯片在x轴方向和y轴方向的水平移动以及z轴方向的转动，上下移动组件(3)作为动力源带动缺陷检测组件(4)和探针组件(5)实现z轴方向移动。
2.根据权利要求1所述的一种mems芯片上电及缺陷检测设备，其特征在于：水平移动组件(2)包括x轴方向驱动模组(21)、y轴方向驱动模组(22)、z轴旋转模组(23)、芯片检测平台(24)、芯片托盘(25)，x轴方向驱动模组(21)设置在设备平台(1)的顶部，且x轴方向驱动模组(21)中的固定部与设备平台(1)拆卸连接，y轴方向驱动模组(22)设置在x轴方向驱动模组(21)上，且y轴方向驱动模组(22)中的固定部与x轴方向驱动模组(21)中的滑动部拆卸连接，z轴旋转模组(23)设置在y轴方向驱动模组(22)上，且z轴旋转模组(23)中的固定部与y轴方向驱动模组(22)中的滑动部拆卸连接；z轴旋转模组(23)的转动端上安装有芯片检测平台(24)，芯片检测平台(24)的顶部加工有检测凹槽，芯片托盘(25)通过人工摆放在检测凹槽中，芯片托盘(25)用于承载所要检测的mems芯片。
3.根据权利要求1所述的一种mems芯片上电及缺陷检测设备，其特征在于：x轴方向驱动模组(21)、y轴方向驱动模组(22)作为动力源带动z轴旋转模组(23)、芯片检测平台(24)、芯片托盘(25)三者实现x轴方向、y轴方向水平移动，z轴旋转模组(23)作为动力源带动芯片检测平台(24)、芯片托盘(25)实现绕z轴方向的转动。
4.根据权利要求3所述的一种mems芯片上电及缺陷检测设备，其特征在于：上下移动组件(3)包括z轴支撑支架(31)、z轴方向驱动模组(32)、探针支架(33)，z轴支撑支架(31)沿竖直方向立设在设备平台(1)的顶部，且z轴支撑支架(31)的底部与设备平台(1)的顶部拆卸连接，z轴方向驱动模组(32)安装在z轴支撑支架(31)上部，且z轴方向驱动模组(32)中的固定部与z轴支撑支架(31)拆卸连接，探针支架(33)设置在z轴方向驱动模组(32)上，且探针支架(33)与z轴方向驱动模组(32)中的滑动部拆卸连接，z轴方向驱动模组(32)作为动力源带动探针支架(33)实现z轴方向竖直运动。
5.根据权利要求4所述的一种mems芯片上电及缺陷检测设备，其特征在于：探针支架(33)包含第一竖直部、水平部和第二竖直部，第一竖直部和第二竖直部分别设置在水平部的两侧，且第一竖直部与第二竖直部左右平行设置，第一竖直部的下端与水平部的左端固定连接，第二竖直部的上端与水平部的右端固定连接，探针支架(33)通过第一竖直部安装在z轴方向驱动模组(32)的滑动部上，缺陷检测组件(4)和探针组件(5)均设置在探针支架(33)上，且z轴方向驱动模组(32)通过探针支架(33)带动缺陷检测组件(4)和探针组件(5)实现沿z轴方向上下滑动。
6.根据权利要求5所述的一种mems芯片上电及缺陷检测设备，其特征在于：缺陷检测组件(4)设置在探针支架(33)中第一竖直部的上方，且缺陷检测组件(4)与探针支架(33)中的第一竖直部拆卸连接，探针组件(5)设置在探针支架(33)中第二竖直部的底部，且探针组件(5)与探针支架(33)中第二竖直部拆卸连接。
7.根据权利要求6所述的一种mems芯片上电及缺陷检测设备，其特征在于：缺陷检测组件包括工业面阵相机(41)、同轴远心镜头(42)、同轴点光源(43)和环形光源(44)，工业面阵相机(41)设置在探针支架(33)中第一水竖直的上方，且工业面阵相机(41)的壳体与探针支架(33)中第一竖直部拆卸连接，工业面阵相机(41)的拍摄端朝向芯片检测平台(24)设置，同轴远心镜头(42)设置在工业面阵相机(41)的拍摄端上，且同轴远心镜头(42)的轴线与工业面阵相机(41)中拍摄端的轴线共线设置，同轴远心镜头(42)的壳体通过螺纹与工业面阵相机(41)的壳体拆卸连接，同轴点光源(43)设置在同轴远心镜头(42)上的光源孔位处，且同轴点光源(43)的壳体与同轴远心镜头(42)的壳体螺纹拆卸连接，同轴点光源(43)的轴线与同轴远心镜头(42)的轴线垂直设置，环形光源(44)环抱设置在同轴远心镜头(42)的末端，且环形光源(44)壳体与同轴远心镜头(42)的壳体拆卸连接，同轴点光源(43)配合同轴远心镜头(42)形成明场光路，环形光源(44)配合同轴远心镜头(42)形成暗场光路。
8.根据权利要求7所述的一种mems芯片上电及缺陷检测设备，其特征在于：探针组件(5)包括滑台气缸(51)和通电探针(52)，滑台气缸(51)设置在探针支架(33)中第二竖直部的下方，且滑台气缸(51)的固定部与第二竖直部拆卸连接，通电探针(52)设置在滑台气缸(51)中的滑动部上，通电探针(52)与滑台气缸(51)中的滑动部拆卸连接。
9.根据权利要求1-8中任意一种mems芯片上电及缺陷检测设备实现的检测方法，其特征在于：所述检测方法是通过一下步骤实现的：
10.根据权利要求9所述的一种mems芯片上电及缺陷检测方法，其特征在于：步骤5中对步骤4中获得的清晰图像进行算法分析，获得芯片焊盘上电位置的具体步骤如下：
