CN106206353B - 检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种检测装置及方法，所述检测装置包含︰一光源、一滤光片、至少一网罩、一分光镜以及一影像撷取单元。所述光源提供一光线；所述滤光片设置在所述光源前方，以对所述光线进行滤光；所述至少一网罩设置在所述滤光片前方，并具有数个规则排列的网孔，所述滤光后的光线通过所述网孔成为一网状光；所述分光镜倾斜设置于所述网罩前方，以将所述网状光反射投射至一待测表面；所述影像撷取单元设置于所述分光镜上方，以撷取由所述待测表面反射且穿过所述分光镜的一反射影像，以供判断所述待测表面上是否具有一缺陷。

Description

检测装置及方法

本申请是2013年03月01日递交的申请号为201310065100.8、发明名称为“检测装置及方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明是有关于一种检测装置及方法，特别是有关于一种半导体组件的检测装置及方法。

背景技术

现今，半导体封装产业为了满足各种消费性电子产品的需求，逐渐发展出各种不同型式的封装设计，其中倒装芯片(flip chip)经常被使用在各种不同的封装构造中，并设置在封装基板(substrate)或导线架(leadframe)上。一般而言，倒装芯片封装构造的制作流程大致如下：首先制作一晶圆，并在其有源表面上制作凸块(bumps)；接着，将晶圆倒置到另一承载板及胶带上后使晶圆背面朝上，切割晶圆的背面而分离成为数个芯片；之后，利用真空吸取头将芯片逐一取下，并放置到一载板上，如封装基板条或导线架；随后，加热使芯片的凸块焊接结合到载板上的接垫；接着，在芯片及载板之间注入底胶(underfill)，并使其固化，必要时利用封装胶材对芯片进行封装；最后，切割载板(及封装胶材)，即可完成倒装芯片封装构造。

再者，为了确保上述倒装芯片的良品率，一般在芯片焊接到载板上之后，皆会对倒装芯片朝上的背面先进行一道表面缺陷检测的程序。现有的表面缺陷检测方式通常是由操作员利用低倍率光学显微镜对其直接进行目视检测。然而，当芯片背面的裂痕或崩裂等表面缺陷的尺寸过小时，操作员通过低倍率光学显微镜并无法以肉眼直接明显的判断查觉出这些微小表面缺陷。上述检测正确性偏低的结果将会导致具有表面缺陷的倒装芯片可能意外通过测试，并混入大量的成品中，因而影响产品的使用寿命及可靠度。

故，有必要提供一种检测装置及方法，以解决现有技术所存在的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种检测装置及方法，以解决现有技术所存在的检测正确性偏低问题。

本发明的主要目的在于提供一种检测装置及方法，其利用光源及具有网孔的网罩投影网状光至待测表面上，以便使反射影像能突显出待测表面的缺陷所在位置，因而能相对提高检测正确性。

本发明的次要目的在于提供一种检测装置及方法，其可以进一步搭配使用影像处理单元以进行影像二值化处理技术，并将规则背景影像选择性去除，以便更进一步突显出待测表面的缺陷所在位置，因而能更进一步提高检测正确性及便利性。

本发明的另一目的在于提供一种检测装置及方法，其可以直接安装在待测半成品(如具倒装芯片的载板条)的产线上使用，实现产线上(on line)即时检测作业，不需将待测半成品拉到产线外另作检测，因而能相对提高生产及检测效率，并降低检测成本。

为达成本发明的前述目的，本发明一实施例提供一种检测装置，其中所述检测装置包含︰一光源、一滤光片、至少一网罩、一分光镜以及一影像撷取单元，其中所述光源提供一光线；所述滤光片设置在所述光源前方，以对所述光线进行滤光；所述至少一网罩设置在所述滤光片前方，并具有一不透光板体及数个网孔，所述网孔规则排列于所述不透光板体上，所述滤光后的光线通过所述网孔成为一网状光；所述分光镜倾斜设置于所述网罩前方，以将所述网状光反射投射至一待测表面；所述影像撷取单元设置于所述分光镜上方，以撷取由所述待测表面反射且穿过所述分光镜的一反射影像，以供判断所述待测表面上是否具有一缺陷。

再者，本发明另一实施例提供一种检测方法，其中所述检测方法包含︰提供一检测装置，具有一光源、至少一网罩及一影像撷取单元；提供一待测物放置在所述检测装置下方；由所述光源提供一光线，所述光线通过所述网罩的数个网孔而成为一网状光，所述网状光投射至所述待测表面；以及利用所述影像撷取单元撷取由所述待测表面反射形成的一反射影像，以供判断所述待测表面上是否具有一缺陷。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

附图说明

图1是本发明一实施例的检测装置的剖视图。

图2是本发明一实施例的网罩的上视图。

图3是本发明另一实施例的倾斜排列式网罩的上视图。

图4A及4B是本发明又一实施例的复合式网罩的上视图。

图5A及5B是本发明再一实施例的复合式网罩的上视图。

图6A及6B是本发明另二实施例的同心排列式网罩的上视图。

图7是本发明一实施例的检测装置的使用示意图。

图8A是本发明图7中待测物的实物上视照相图。

图8B是本发明图8A的待测物的待测表面被网状光投射后形成的反射影像图。

图8C是本发明图8B的反射影像经二值化处理后的影像图。

图8D是本发明图8C的反射影像再进一步将规则背景影像选择性去除后的影像图。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。再者，本发明所提到的方向用语，例如上、下、顶、底、前、后、左、右、内、外、侧面、周围、中央、水平、横向、垂直、纵向、轴向、径向、最上层或最下层等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。

请参照图1所示，其揭示本发明一实施例的检测装置100，其主要包含：一箱体10、一光源11、一滤光片12、至少一网罩13、一分光镜14以及一影像撷取单元15，其中所述检测装置100可应用于光学检测一待测物的一待测表面是否具有任何缺陷，例如微小的裂痕、凹陷、突起物、异物沾粘或角落处的崩裂等。本发明将于下文利用图1至8D逐一详细说明各实施例上述各元件的细部构造、组装关系及其运作原理。

如图1所示，本实施例的箱体10是由数个板体构成的中空矩形壳，所述板体的材质并不加以限制，例如可以选自金属板或塑料板等，且所述箱体10的内壁优选具有一抗反射层(未绘示)，例如一黑色涂层。所述箱体10的底部及顶部各开设有一第一开口101及一第二开口102，所述第一及第二开口101、102大致分别位于所述分光镜14的下方及上方。

本实施例的光源11例如是一片设有数颗发光二极管(LED)封装体的电路板，所述电路板可以通过螺丝、卡槽或紧配合等方式固定在所述箱体10的一内侧壁(如右方的内侧壁)上，所述光源11用以提供一光线，例如由白光或红光LED封装体所发出的白光或红光，但并不限于此。上述电路板上的LED可以阵列排列且其数量并不加以限制。另外，所述光源11亦可选自其他发光组件，例如CCFL冷阴极管等。

本实施例的滤光片12是一雾化片，其设置在所述箱体10内并位于所述光源11的正前方，以供对穿过所述滤光片12的光线进行滤光及雾化处理，以便使所述光线以趋近于平行光的形式向前射出。所述光源11的电路板与所述滤光片12大致平行配置，而所述光源11提供的光线则与所述滤光片12之间具有一90度的夹角，亦即具有垂直配置关系。

本实施例的至少一网罩13是由单一不透光板体131开设形成数个网孔132所形成的，并且具有一边框133。所述至少一网罩13与所述滤光片12大致平行配置，且所述网罩13优选是直接贴接在所述滤光片12上。所述光源11提供的光线在穿过所述滤光片12后与所述网罩13的不透光板体131之间具有一90度的夹角，亦即具有垂直配置关系。上述滤光后的光线可通过所述网孔132因而成为一网状光。

本实施例的分光镜14是一具有半反射半透射特性的镜片，其设置在所述箱体10内，并倾斜设置于所述网罩13前方，且对位于所述第一及第二开口101、102，其中所述分光镜14是相对于所述箱体10的上表面(或侧表面)以45度角倾斜的设置在所述箱体10内，同时所述光源11提供的网状光的入射方向(水平方向)与所述分光镜14之间同样具有一45度的夹角。所述分光镜14用以将所述网状光反射后投射至一待测物的待测表面。

本实施例的影像撷取单元15例如可以是CCD(电荷耦合器件)型或CMOS(互补金属氧化物半导体)型的摄像镜头，其设置于所述分光镜14及第二开口102的正上方，以撷取由所述待测表面反射且穿过所述分光镜14的一反射影像，以供操作员在一计算机的萤幕(未绘示)上目视观察反射影像及判断所述待测表面上是否具有一缺陷。在本实施例中，上述光源11、滤光片12、网罩13分光镜14以及影像撷取单元15的设置方式基本上是共同构成一平行光的发射路径及一同轴光的反射路径。

再者，若欲搭配自动检测功能，则所述影像撷取单元15可以进一步连接到一计算机(未绘示)，所述计算机做为一影像处理单元，以对所述反射影像进行二值化(binarization)处理，并将所述反射影像中的一规则背景影像选择性去除，以突显所述待测表面的缺陷的位置。上述二值化是指将反射影像中的像素点的灰度值设置为0或255，也就是将整个反射影像以明显的黑、白双色对比视觉效果呈现(或进一步处理成其他对比颜色，例如黑、红)；而规则背景影像则是预先储存于计算机中不具有缺陷的待测表面反射影像，以供做为一比对删除的背景标准。

请参照图2所示，所述至少一网罩13的所述不透光板体131例如可选自金属板或塑料板，并可以选择使用激光、冲压及/或化学蚀刻的方式来形成所述网孔132，优选方式系先以激光形成网孔132，再以化学蚀刻去除网孔132上因激光形成的残渣；所述网孔132是规则排列于所述不透光板体131上，上述规则排列的方式可以是各种等间距或均匀分布或阵列的排列方式，例如以平行于所述边框133的侧边作纵向、横向等间距阵列排列的方式等。所述网孔132选自方形孔、矩形孔、圆形孔、眼形孔、三角形孔或正多边形孔，例如在1实施例中即为方形孔。

更详细来说，所述网罩13可以具有成下述设计及尺寸，但并不限于此：在一实施例中，所述不透光板体131可以是一方形或矩形的板体，且长宽尺寸可为70至80mm(毫米)×70至80mm，但可按待测物尺寸及欲照射的待测物数量作调整；所述不透光板体131的厚度约在0.5mm至5mm之间，并可以在不透光的前题下尽可能薄化，以利光线通过；所述网孔132的孔径介于0.01mm至5mm之间，例如0.05、0.1、0.5、1、2或2.5等，上述孔径若小于0.01mm将不利光线通过，若大于5mm将不易在后续反射影像中突显出缺陷的位置；所述网孔132的面积占所述不透光板体131的总面积约在1/2至1/5，例如为1/3或1/4。所述网孔132之间的间距(即网孔间支撑条的宽度)约介于0.1mm至8mm之间，例如0.2、0.5、1、2或5mm等，上述间距若小于0.1mm将无法形成网状光，若大于8mm将可能会有过粗的条状阴影遮住整个缺陷而无法进行检测；所述边框133的宽度可以0.1mm至0.5mm，若过窄则结构强度不佳，若太宽则会缩小有效检测范围。

请参照图3至图6B所示，其揭示本发明其他实施例的各种型式网罩13的上视图。

如图3所示，本发明另一实施例可提供一种倾斜排列式的网罩13，其中所述网孔132是阵列排列于所述边框133内，并且所述网孔132的一排列方向与所述边框133的侧边夹有一倾斜角，所述倾斜角并不加以限制，例如可介于30至60度，其例如可以是45度。所述倾斜排列式的网孔132的优点是，当待测表面具有平行于待测物侧边的裂痕时，使用图2平行排列式的网孔132所形成的网状光，在反射影像中可能因所述网罩131平行的支撑条阴影遮盖此种平行裂痕而无法明显判别裂痕的有无，因此使用图3倾斜排列式的网孔132所形成的具倾斜条纹的网状光，有利于在反射影像中突显出此种平行裂痕的所在位置。

如图4A及4B所示，本发明又一实施例可提供一种复合式的网罩13，其包含相互贴接的一第一网罩13A及一第二网罩13B，所述第一网罩13A具有数个第一开孔132A；所述第二网罩13B具有数个第二开孔132B，所述第一及第二开孔132A、132B错位排列，因此可以复合构成所述网孔132。例如，所述第一及第二开孔132A、132B的形状可分别为横向及纵向排列的矩形长条状孔，在错位排列后可以复合构成方形或矩形的网孔132。

如图5A及5B所示，本发明再一实施例则提供另一种复合式的网罩13，其相似于图4A及4B的网罩13，但所述第一及第二开孔132A、132B的形状可分别为横向及纵向阵列排列的数排圆形孔，在错位排列(即仅一部份重迭)后可以复合构成眼形或近似椭圆形的网孔132。

如图6A及6B所示，本发明另二实施例可提供一种同心排列式的网罩13，其中所述网罩13的不透光板体131上以同心圆方式规则排列有数个网孔132，所述网孔132的形状可以是圆形或上述提到的其他网孔形状。图6A的网罩13具有4组以同心圆方式规则排列的网孔132，可以提供一网状光同时检测2×2个相邻设置的待测物，上述组数可依欲同时检测的待测物数量作调整；而图6B的网罩13只具有1组以同心圆方式规则排列的网孔132，供仍可以提供一网状光同时检测2×2个相邻设置的待测物，此时每1/4圆区域的网状光用以照射1个待测物。

请参照图7所示，当使用本发明一实施例的检测装置100对一待测物20的一待测表面21进行光学检测时，其检测方法大致包含下述步骤：

首先，提供一检测装置100，其至少具有一光源11、至少一网罩13及一影像撷取单元15；

接着，提供一待测物20放置在所述检测装置100的第一开口101的正下方，其中所述待测物20具有一待测表面21，例如是一倒装芯片的一背面，所述倒装芯片已预先以倒装芯片工艺固设在一载板条22上，例如为封装基板或导线架；

之后，由所述光源11提供一光线(如平行白光)，所述光线通过所述网罩13的数个网孔132而成为一网状光，所述网状光投射至所述待测物20的待测表面21；以及

随后，利用所述影像撷取单元15撷取由所述待测表面21反射形成的一反射影像，以供判断所述待测表面21上是否具有一缺陷211、212、213。

在提供所述检测装置100的步骤中，必要时，可以设置一滤光片12及一分光镜14，以构成同轴光的光学路径，其中设置所述滤光片12在所述光源11前方，以对所述光线进行滤光，且所述网罩13设置在所述滤光片12前方；以及，倾斜设置所述分光镜14于所述网罩13前方，以将所述网状光反射投射至所述待测表面21，且所述影像撷取单元15设置于所述分光镜14上方，以撷取由所述待测表面21反射且穿过所述分光镜14的所述反射影像。

请参照图8A至图8D所示，其揭示当使用本发明一实施例的检测装置100(如图7所示)对一待测物20进行光学检测时的一实物上视照相图及其影像图。

如图8A所示，所述待测物20具有一待测表面21，例如是一倒装芯片的一背面，所述倒装芯片已预先以倒装芯片工艺固设在一载板条22上，例如为封装基板或导线架，本实施例系以2×2个相邻的设置方式呈现，但并不限于此。再者，虽然此时所述待测物20的待测表面21已存在微小缺陷(如图7所示)，但操作员目前通过低倍率光学显微镜尚无法以肉眼直接明显的判断查觉出这些微小缺陷的所在位置。

如8B所示，即是利用所述影像撷取单元15撷取由所述待测表面21反射形成的一反射影像，以供判断所述待测表面21上是否具有一缺陷211。由于所述缺陷211会造成所述待测表面21有不规则的表面起伏，因此所述缺陷211会造成光线反射时的角度与其他平整表面的反射角度不同，进而能够在反射影像中突显出待测表面的缺陷所在位置(即具有光线异常反射的位置)，因而能相对提高检测正确性及便利性。

如图8C所示，在撷取所述反射影像之后，另可包含一下述步骤：提供一影像处理单元(未绘示)，以对所述反射影像进行二值化处理，以将整个反射影像以明显双色对比视觉效果呈现(例如黑/白或黑/红)。

如图8D所示，接着将所述反射影像中的一规则背景影像选择性去除，以突显所述待测表面21的缺陷211的位置，故可进一步提供自动光学检测的功能。

另外，当所述待测表面21具有平行于所述待测物20侧边的缺陷212、213(即图7所示的裂痕)时，可以选择使用倾斜排列式的网罩13，以通过其网孔132所形成的具倾斜条纹的网状光，在反射影像中突显出此种平行裂痕的所在位置。此外，当所述待测表面21具有激光或油墨打印的标示物23时，经实验证明所述标示物23基本上并不影响操作员目视判断(或计算机自动检测)所述待测表面21的缺陷211、212、213的位置，且亦可如上所述将反射影像中的标示物23视为规则背景影像选择性去除。

如上所述，相较于现有检测方式通常是由操作员利用低倍率光学显微镜对其直接进行目视检测难以直接判断微小的表面缺陷等缺点，图1至7的本发明检测装置及方法通过利用光源及具有网孔的网罩投影网状光至待测表面上，故可以使反射影像突显出待测表面的缺陷所在位置，因而能相对提高检测正确性及便利性。必要时，也可进一步搭配使用影像处理单元以进行影像二值化处理技术，并将规则背景影像选择性去除，以便更进一步突显出待测表面的缺陷所在位置，因而能更进一步提高检测正确性及便利性。再者，本发明的检测装置可以直接安装在待测半成品(如具倒装芯片的载板条)的产线上使用，实现产线上(on line)即时检测作业，不需将待测半成品拉到产线外另作检测，因而能相对提高生产及检测效率，并降低检测成本。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于权利要求书的精神及范围的修改及均等设置均包括于本发明的范围内。

Claims (8)

1.一种检测装置，其特征在于：所述检测装置包含：

一光源，提供一光线；

一滤光片，对所述光线进行滤光；

至少一光网状化元件，滤光后的光线通过所述光网状化元件成为一网状光，所述网状光投射至一待测表面，所述至少一光网状化元件具有数个网孔及边框，所述数个网孔沿所述光网状化组件的一对角线规则排列，且所述数个网孔的排列方向与所述边框的侧边夹有一倾斜角；

一影像撷取单元，撷取由所述待测表面的一反射影像；以及

一影像处理单元，以对所述反射影像进行二值化处理。

2.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于：更包含一分光镜将所述网状光投射至所述待测表面。

3.如权利要求2所述的检测装置，其特征在于：所述分光镜、所述影像撷取单元及所述待测表面共同构成一同轴光的光学路径。

4.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于：所述至少一光网状化元件为一网罩。

5.如权利要求4所述的检测装置，其特征在于：所述网罩包含相互贴接的一第一网罩及一第二网罩，所述第一网罩具有数个第一开孔；所述第二网罩具有数个第二开孔，所述第一及第二开孔错位排列以复合构成所述网孔。

6.如权利要求4所述的检测装置，其特征在于：所述数个网孔是规则排列于所述边框内。

7.一种检测方法，其特征在于：所述检测方法包含步骤：

提供一光线；

提供一滤光片，对所述光线进行滤光；

提供至少一光网状化元件，使滤光后的光线通过而成为一网状光并投射至一待测表面，所述至少一光网状化元件具有数个网孔及边框，所述数个网孔沿所述光网状化组件的一对角线规则排列，且所述数个网孔的排列方向与所述边框的侧边夹有一倾斜角；

提供一影像撷取单元，撷取由所述待测表面一反射影像；以及

提供一影像处理单元，以对所述反射影像进行二值化处理。

8.如权利要求7所述的检测方法，其特征在于：另包含将所述反射影像中的一规则背景影像选择性去除，突显所述待测表面的缺陷的位置。

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