CN103033446A - 焊球测试设备 - Google Patents

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朴盛灿
咸硕震
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Abstract

这里公开了一种焊球测试设备，包括：光源单元，用于用光来照射对象；图像检测单元，用于检测对象的图像；图像处理器，用于处理检测到的图像的信息；采样室，其被置于所述光源单元和所述图像检测单元之间，并在其中安装样本以对样本进行测试；以及采样室驱动单元，用于驱动所述采样室。

Description

焊球测试设备
相关申请的交叉引用
本申请要求2011年9月29日提交的标题为“Solderball Test Device”的韩国专利申请No.10-2011-0099309的权益，该韩国专利申请的全部内容都通过引用合并到本申请中。
技术领域
本发明涉及一种焊球测试设备。
背景技术
本发明涉及用于测试和分析焊球的设备。如今，焊接是制造电子设备的重要键合方法，并且也是半导体封装技术中不可缺少的技术。焊接的目的是使材料之间实现电气和机械连接，从而防止键合部分的污染并防止内部氧化以及改善浸润度。
为了实现良好的焊接，作为通过在450℃或以下的温度下利用金属表面之间的毛细管现象来均匀地分布焊料实现焊接的方法，应当通过显著的浸润度和扩散来确保可焊性。如果满足这两个特征，就可以说实现了“良好的焊接”。而且，由于在焊接时还可以考虑新合金的可靠性，所以焊料的润湿性或浸润度就非常重要。
接触金属表面的熔融焊料流动和分散的现象称为“润湿”，而且熔融焊料需要在被分散的同时在金属表面上被很好地溶解而这被称为“扩散”。此时，在界面上出现金属键联，并且与此同时产生的合金层影响了金属间键联的质量。评价焊料的润湿度的一般方法有新月图法(表面张力法、润湿平衡法)、水珠法和旋转浸润法。
发明内容
本发明致力于提供一种焊球测试设备，该焊球测试设备测量焊球的形状如何随着各种环境条件(诸如温度、环境气体、负载和接触材料)而变化，也就是说，该焊球测试设备测量焊球的接触角、高度和纵向长度。
根据本发明的优选实施方式，提供一种焊球测试设备，该焊球测试设备包括：光源单元，用于用光来照射对象；图像检测单元，用于检测对象的图像；图像处理器，用于处理检测到的图像的信息；采样室，该采样室安装于光源单元和图像检测单元之间，并将样本安装于其中以对该样本进行测试；以及采样室驱动单元，用于驱动采样室。
图像检测单元可以包括图像传感器和镜头组件。
图像处理器可以包括位于计算机中的用于测量对象的接触角、高度和纵向长度的控制器。
采样室可以由全部或部分地将样本与外界环境隔离的隔室构成。
采样室可以具有嵌入其中的加热设备和温度测量设备，其中加热设备用于对采样室内部进行加热，温度测量设备则用于测量采样室的内部温度。
采样室可以包括用于使特定气体通过其中从而将特定气体引入采样室的气体入口、用于将气体排到外部的气体出口以及用于调节气体流量的流量阀。
采样室可以包括光窗，用于允许光和图像信息通过它的内壁并被传递。
采样室驱动单元可以连接到采样室的下部以如期望的那样移动和旋转样本，从而将样本定位于期望的位置和角度。
采样室可以包括负载单元和芯片，该负载单元安装在采样室内部的上壁上并施加期望的力或压力给样本，以及芯片连接到负载单元的下部。
采样室可以包括安装在采样室内部的下壁上的基板，并且焊球可以置于芯片和基板之间，之后可以依据采样室的温度、环境气体、负载或接触材料而对焊球的形状进行测试。
附图说明
图1为示出了根据本发明优选实施方式的完整焊球测试设备的图示；
图2为根据本发明优选实施方式的焊球测试设备局部放大视图；以及
图3为示出了根据本发明优选实施方式的焊球测试设备的控制器和图像处理器的图示。
具体实施方式
通过参照附图来详细描述优选实施方式，上述和其他特征和优点将变得更加显而易见。
本说明书及权利要求书中所使用的术语及词语不应被解释为限于一般含义或字典定义，而是应当基于发明人可适当地对术语概念进行定义以更为适当地对他或她所知的用于执行本发明的最佳方法进行描述这一原则被解释为具有与本发明的技术范围相关的含义及概念。
通过以下结合附图的详细描述，可更为清晰地理解本发明的各种目的、特征以及优点。在说明书中，应该注意的是，在对附图中的组件添加附图标记时，类似的参考标记指代类似的组件，即使该组件出现于不同附图中。进一步地，当判断出对与本发明相关的公知技术的详细描述可能模糊本发明的主旨时，可省略对其的详细描述。
下文将参考附图对优选实施方式做详细说明。
图1为示出了根据本发明优选实施方式的完整焊球测试设备的图示；图2为根据本发明优选实施方式的焊球测试设备局部放大视图；以及图3为示出了根据本发明优选实施方式的焊球测试设备的控制器和图像处理器的图示。
本发明涉及一种设备，该设备用于测量焊球的形状如何随着温度、环境气体、负载和接触材料而变化，也就是说，用于测量焊球的接触角(θ)、高度(H)和纵向长度(L)。
如图1所示，根据本发明优选实施方式的焊球测试设备包括：光源单元110、图像传感器120、镜头组件130、采样室140和采样室驱动单元150。
光源单元110用光来照射对象。也就是说，光源单元110包括用于发光的光源和用于将所发射的光聚焦到采样室140的聚焦透镜。光源单元110固定连接到基部111，该基部稳定地将所述设备置于底面上，而且该光源单元110连接到用于尽量如期望的那样调节光量的控制器。
图像传感器120检测并获得对象的图像，并连接到镜头组件130以便能够放大和缩小观察到的对象。
图像传感器120可以与变焦望远镜(诸如电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)相机)相组合以便能够放大和缩小要被观察的对象，并且固定地连接到基部111。
镜头组件130连接到图像传感器120，以用于处理检测到的图像信息。
图像传感器120和镜头组件130为用于检测对象的图像的设备，并且统称为图像检测单元。
图像检测单元连接到图像处理器，以用于处理由图像检测单元检测到的图像信息。
图像处理器通过图像检测单元的图像传感器(CCD、CMOS)来获得焊球的形状，并之后将模拟图像数据转换成数字图像数据。
之后，通过计算机监控器输出图像数据，并且通过控制器来获得焊球的接触角、高度和纵向长度以分析从计算机监控器输出的图像数据。
采样室140置于光源单元110和图像检测单元之间的光路上，并且在其中安装样本，并向样本施加通过调节样本环境的温度和气体环境而控制的力。
采样室140具有将样本全部或部分地与外界环境隔离的隔室，并且包括用于加热隔室内部的加热设备和用于测量隔室的内部温度的温度测量设备。
加热设备可使用电热丝、陶瓷加热器或辐射灯，而温度测量设备可以使用各种类型的温度计，诸如但不局限于铂电阻温度计、热电偶或红外测温仪。
采样室140包括用于允许特定气体被引入隔室内的气体入口141和用于将特定气体排到隔室外部的气体出口142，并且使用流量阀143来调整被引入气体入口或被排出气体出口的气体的量。
用于允许光和图像信息通过隔室的壁并被传递的光窗145可以由透明材料制成，诸如玻璃、聚碳酸酯和蓝宝石，并且负载单元146被安装在采样室140内以向被置于采样室140中的样本施加期望的力或压力。
而且，采样室140连接到采样室驱动单元150并被固定到基部111以被稳定地放置到底面上。采样室140连接到控制器，该控制器用于尽量如期望的那样调整温度、负载和气体流的量。
采样室驱动单元150安装在采样室140的下部上，以如期望的那样移动采样室140。
而且，采样室驱动单元150连接到采样室140，以通过如期望的那样移动或旋转采样室140来尽量如期望的那样调整采样室140的位置和角度，并且控制器和图像处理器由计算机和显示设备组成，用于远程控制和数据处理和说明。
图2为采样室140的放大视图，并且示出了焊球160被安装在基板147上，基板147被安装在采样室140内，并且焊球160被测试。
如图2所示，基板147安装在采样室140的内部的下部上，并且焊球160被放置在基板147的上部上。
通过将连接到负载单元146的芯片148压向焊球160的上部来对焊球160进行测试。芯片148可以是硅芯片。
也就是说，芯片148附设到负载单元146，并且在如期望的那样调整温度、环境气体类型和气体流的量的状态中对负载单元146进行移动，以便焊球160与芯片148的表面相接触。然而，此时，负载为0。
当温度、环境气体类型和气体流的量尽量如期望的那样改变或被保持时，期望幅度的预定负载通过负载单元146被施加给焊球。
而且，在负载如期望的那样变化时，图像检测单位(未示出)检测焊球160的形状以及焊球160的形状根据温度、环境气体的类型和气体流的量、负载和时间的变化，并且图像处理器对形状和形状的变化进行处理，并且之后计算机通过使用图像分析算法来获得焊球160的接触角(θ)，高度(H)和纵向长度(L)。
图3示出了根据本发明优选实施方式的焊球测试设备100的控制器和图像处理器。控制器和图像处理器由计算机和显示设备组成，以便进行远程控制和数据处理和说明(S110)，并且软件被安装在远程控制器的计算机中以尽量如期望的那样调整温度、负载和气体流的量(S120)。
而且，该软件可以被驱动以便用户直接设置和调整期望的参数(S130)。
图像处理器通过图像检测单元的图像传感器(CCD、CMOS相机)来获取由于温度、环境气体、负载和接触材料而变形的焊球的形状，通过镜头组件将模拟图像数据转换成数字图像数据，并且之后通过计算机监控器输出图像数据。
而且，基于在计算机监控器上输出的图像数据，可以通过图像分析算法来获得接触角(θ)，高度(H)和纵向长度(L)。
通过图像分析算法获得的数据(接触角(θ)，高度(H)和纵向长度(L))可以由温度-时间、压力-时间关系图来表示，并且能够在计算机监控器上输出和通过打印计存储和打印。
如图3所示，焊球160的温度-时间、压力-时间关系图可以通过控制器和图像处理器导出。
根据本发明的具有上述特征的焊球测试设备100包括光源单元110、图像传感器120、镜头组件130、采样室140和采样室驱动单元150，从而能够容易地测试焊球160的形状如何随着温度、环境气体、负载和接触材料而变化。
虽然已出于说明的目的公开了本发明的优选实施方式，但是它们仅用于具体解释本发明，因此根据本发明的焊球测试设备并不局限于此，本领域技术人员可以理解，在不脱离所附权利要求中所公开的本发明范围及本质的情况下，各种修改、添加以及替换均是可能的。
因此，任何和所有的修改、变形以及等价替换都应当认为是落入本发明的范围内，并且本发明的具体范围将由所附权利要求公开。

Claims (10)

1.一种焊球测试设备，该焊球测试设备包括：
光源单元，用于用光来照射对象；
图像检测单元，用于检测所述对象的图像；
图像处理器，用于处理检测到的图像的信息；
采样室，该采样室被安装在所述光源单元与所述图像检测单元之间，并且在该采样室中安装样本以对所述样本进行测试；以及
采样室驱动单元，用于驱动所述采样室。
2.根据权利要求1所述的焊球测试设备，其中，所述图像检测单元包括图像传感器和镜头组件。
3.根据权利要求1所述的焊球测试设备，其中，所述图像处理器包括位于计算机中的用于测量所述对象的接触角、高度和纵向长度的控制器。
4.根据权利要求1所述的焊球测试设备，其中，所述采样室形成有将所述样本与外部环境全部或部分隔离的隔室。
5.根据权利要求1所述的焊球测试设备，其中，所述采样室具有嵌入该采样室中的加热设备和温度测量设备，所述加热设备用于为所述采样室的内部加热，以及所述温度测量设备用于测量所述采样室的内部温度。
6.根据权利要求1所述的焊球测试设备，其中，所述采样室包括用于允许特定气体通过其中以将所述特定气体引入所述采样室的气体入口、用于将所述气体排出到外部的气体出口、以及用于调节气体流的量的流量阀。
7.根据权利要求1所述的焊球测试设备，其中，所述采样室包括光窗，该光窗用于允许光和图像信息通过该光窗的内壁并被传递。
8.根据权利要求1所述的焊球测试设备，其中，所述采样室驱动单元连接到所述采样室的下部，以便如期望的那样移动和旋转所述样本，从而使所述样本定位于期望的位置和角度。
9.根据权利要求1所述的焊球测试设备，其中，所述采样室包括负载单元和芯片，该负载单元安装在所述采样室的内部的上壁上并且向所述样本施加期望的力或压力，以及所述芯片连接到所述负载单元的下部。
10.根据权利要求9所述的焊球测试设备，其中，所述采样室具有被安装在所述采样室的内部的下壁上的基板，并且焊球被置于所述芯片与所述基板之间，以及之后依据所述采样室的温度、环境气体、负载或接触材料来测试所述焊球。
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