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球栅阵列(BGA)封装技术是当前主流的IC集成电路封装技术。随着我国半导体行业的不断发展,各类电子产品的轻型化和多功能化,市场对BGA芯片及其关键设备的需求也在不断增加。但国内IC行业起步较晚,相应检测技术和检测设备的研究较为乏力,国内检测设备制造业整体水平偏低,造成BGA芯片质量检测相对困难,不易保证BGA连接器的质量和可靠性。针对这个问题,本文研制了BGA焊球高度实时检测系统并研究了检测设备形式化建模设计的一般方法。主要研究内容包括：1)分析了平行光束投影下的BGA焊球阴影特点,并推导了BGA焊球球高的计算公式；研究了光源入射角对焊球球高检测结果的影响；设计了BGA焊球高度实时检测系统结构和工作流程。2)针对实时检测系统建模困难,提出了基于时间自动机的实时检测系统形式化建模方法,利用时间自动机的逻辑性和时间属性描述出实时检测系统的数学模型；研究了BNF语法下的模型检验方法,并在工具UPPAAL中完成系统时间自动机网络模型的建立；在工具UPPAAL中模拟出模型的全部工作流程以及过程中可能出现的运转状况,完成系统初步改进,并用严格的数学工具验证了系统模型的各项性能需求,包括可达性、安全性、时间属性以及活性等。3)以时间自动机模型为指导实现BGA焊球高度实时检测系统的设计。运动控制部分基于PLC和伺服系统设计；光源控制部分基于AT89C52单片机为核心构成；图像采集部分基于1394接口与PC机连接；整个系统以PC机为核心构成。4)在完成系统硬件构成的基础上,模块划分系统软件,并设计了各个子模块的应用软件,包括基于SFC的PLC运动控制程序、基于C语言的单片机光源时序控制程序、基于LabVIEW的PC机与下位PLC的通信程序以及基于LabVIEW的人机界面设计。在实现系统软、硬件设计后,调试系统性能,完成高度为数百μm的焊球检测工作,验证了检测系统的合理性和稳定性。图66幅,表16个,参考文献60篇