CN106409716B - 电子元件的检测系统及检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电子元件的检测系统及检测方法，该检测系统包括载台、红外装置以及X光装置；其中，载台包括承载部以及镂空部，待测电子元件悬设于镂空部上，红外装置用于对待测电子元件进行定位，X光装置用于检测待测电子元件的内部结构特征。相对于现有技术，本发明提供的电子元件的检测系统及检测方法，首先，通过红外装置对待测电子元件进行识别定位，然后利用X光装置检测待测电子元件的内部结构特征，同时通过可见光发生装置对待检测电子元件的表面进行检测；使用可见光、红外光和X光结合的方式，可以对待测电子元件进行有效定位，并进行表面和封装体内部缺陷评估，进而减少加工过程的次品流出，提高产品的良率。

Description

电子元件的检测系统及检测方法
技术领域
本发明涉及电子元件缺陷检测和识别的技术领域，具体是涉及一种电子元件的检测系统及检测方法。
背景技术
工业产品由于制造成本的考虑，对于瑕疵品的检测及剔除等工作，仍然有采用离线的方式由人工来完成，因此在检查过程当中瑕疵品的判定标准难以达到一致性，同时检验工作的进行效率依赖于检验人员的专注力，因此不确实的瑕疵管理使得产品的良率与质量受到限制。
如何有效率及可靠的检验每个产品是否发生瑕疵，是自从工业化以来每个大规模生产者所关心的课题，在计算机技术发达的今日，使用计算机并搭配各种传感器来感知及判断瑕疵，或使用自动化检测机台来检测瑕疵品，乃是如今生产在线瑕疵检测程序的常见模式。
另一方面，在现有工业自动化检测中，常利用自动光学检测设备(AutomatedOptical Inspection；AOI)查验一待测物的缺陷。自动光学检测设备是通过一可见光的光源照射一待测物的表面，并利用一影像撷取装置(CCD或CMOS)撷取待测物的一检测影像。经由比对所述检测影像即可检测所述待测物的表面是否具有表面缺陷。
在半导体晶圆制作过程中加入分类与检测功能，是提升良率的重要过程。在一般的封装厂内，往往分类好的晶粒或封装成品、半成品会再送到离线检测设备进行瑕疵检测。如此，等于多了一道制作过程，耗时又耗工，并非是有效率的作法。倘若能整合检测在封装厂的分类制程中，必能提升良率与利润。
现有技术中这种使用可见光对电子元件进行检测的方法，其只能够对电子元件的表面情况进行检测或者只能够检测一些类似薄膜晶圆以及透明封装结构的电子元件。
随着技术发展，晶圆上的fanout(扇出)，FC(Flip Chip，倒装芯片技术)、POP(package-on-package，封装体叠层技术)等技术的使用，造成了单纯使用可见光无法检测完全，特别是在封装体内部缺陷或者倒装后的部分缺陷，更是无法检测。
发明内容
本发明实施例提供一种电子元件的检测系统及检测方法，以解决现有技术中对电子元件内部结构缺陷无法进行检测的技术问题。
为解决上述问题，本发明实施例提供了一种电子元件的检测系统，所述检测系统包括载台、红外装置以及X光装置；其中，所述载台包括承载部以及镂空部，待测电子元件悬设于所述镂空部上，所述红外装置用于对所述待测电子元件进行定位，所述X光装置用于检测所述待测电子元件的内部结构特征。
其中，所述红外装置通过发出红外光穿透所述待测电子元件的外部包安装层以及硅层，扫描待测电子元件内部的金属层形状特征，根据金属层的形状特征对所述待测电子元件进行识别定位。
其中，所述X光装置包括X光发生器以及X光接收器，所述X光发生器和所述X光接收器正对设置，且分别设于所述待测电子元件的两侧。
其中，所述检测系统还包括可见光发生装置，所述可见光发生装置用于照射所述待检测电子元件的表面，以对所述待检测电子元件的表面进行检测。
其中，所述红外装置包括红外光源以及红外传感器，所述外光源发出的光通过所述红外传感器照射到所述待检测电子元件，所述红外传感器进一步用于接收所述待检测电子元件内部的金属层形状特征图像信息。
为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种电子元件的检测方法，所述检测方法包括：
将待测电子元件置于设有镂空结构载台的镂空位置处；
通过红外装置对所述待测电子元件进行识别定位；
利用X光装置检测所述待测电子元件的内部结构特征。
其中，所述通过红外装置对所述待测电子元件进行识别定位的步骤具体为：通过红外光通过穿透所述待测电子元件的外部包安装层以及硅层，扫描待测电子元件内部的金属层形状特征，根据所述金属层形状特征对所述待测电子元件进行识别定位。
其中，所述X光装置包括X光发生器以及X光接收器，所述X光发生器和所述X光接收器相对设置，并分别设于所述待测电子元件的两侧。
其中，所述方法还包括：利用可见光发生装置照射所述待检测电子元件的表面，以对所述待检测电子元件的表面进行检测。
其中，红外装置包括红外光源以及红外传感器，所述外光源发出的光通过所述红外传感器照射到所述待检测电子元件，所述红外传感器进一步用于接收所述待检测电子元件内部的金属层形状特征图像信息。
相对于现有技术，本发明提供的电子元件的检测系统及检测方法，首先，通过红外装置对待测电子元件进行识别定位，然后利用X光装置检测待测电子元件的内部结构特征，同时通过可见光发生装置对待检测电子元件的表面进行检测；使用可见光、红外光和X光结合的方式，可以对待测电子元件进行有效定位，并进行表面和封装体内部缺陷评估，进而减少加工过程的次品流出，提高产品的良率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明电子元件检测系统一实施例的结构示意图；
图2是图1实施例中检测系统另一工作位置的状态示意图；以及
图3是本发明电子元件检测方法一实施例的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本发明，但不对本发明的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本发明的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请一并参阅图1和图2，图1是本发明电子元件检测系统一实施例的结构示意图，图2是图1实施例中检测系统另一工作位置的状态示意图，该检测系统包括但不限于以下结构组成：载台100、红外装置200、X光装置300以及可见光发生装置(图中未示)。
具体而言，该载台100包括承载部110以及镂空部120，待测电子元件500悬设于镂空部120上，以使检测装置可以透过待测电子元件500。其中，承载部110可以通过轨道、电极等结构进行驱动移动，进而带动悬设在镂空部120上的待测电子元件500移动。而关于带动载台100移动的具体结构特征，在本领域技术人员的理解范围内，此处不再赘述。
该红外装置200用于对待测电子元件进行识别定位。其中，该红外装置200可以包括红外光源210以及红外传感器220，该红外光源210发出的光通过红外传感器220照射到待检测电子元件500，实现对待检测电子元件500的照射和扫描，进一步地，该红外传感器220还用于接收待检测电子元件500内部的金属层形状特征图像信息。
优选地，该红外光源210射出一红外线光束至一待测电子元件500上，根据红外线的特性，其可以穿透待测电子元件500的外部包安装层以及硅层等封装结构，而无法穿透待测电子元件500内部的金属层结构，因此可以扫描待测电子元件500内部的金属层形状特征，红外传感器220接收待检测电子元件500内部的金属层形状特征图像信息，并将该信息传给控制器(图中为标示)，控制器根据金属层的形状特征对待测电子元件500进行识别定位。
举例来讲，存储器(图中未示)可以存储一预定的金属层形状结构，待测电子元件500在载台100的带动下不断移动位置，此时红外传感器220不断对待测电子元件500内部进行扫描，当红外传感器220识别到待测电子元件500内部的某一(或者某一区域)金属层结构与存储器内存储的预定形状金属层形状结构相同时，则可判定待测电子元件500的当前位置为预定的待检测位置；在红外传感器220对待测电子元件500内部进行扫描的过程中，不断将数据回传到处理器，处理器对扫描图形信息与存储器内存储的预定金属层形状结构进行比较，直至找到相匹配的定金属层形状结构为止，上述过程可以实现对待测电子元件500进行定位的目的。
本实施例的红外光源210可以为一波长范围介于700nm至1000nm之间的红外线光源，设置红外线光源210波长的目的是要得到较好的反射特性。而该红外传感器220可以为对上述红外线波长范围敏感的一可感应红外线的电荷耦合元件(CCD)传感器。
进一步地，该红外装置200在定位的过程中，由于需要对待测电子元件500内部金属层结构进行扫描，因此，该过程中也可以实现对待测电子元件500内部结构进行初步的缺陷检测。关于这部分的详细技术特征，在本领域技术人员的理解范围内，此处不再详述。
该X光装置300用于检测待测电子元件500的内部结构特征，具体地，该X光装置300可以包括X光发生器310以及X光接收器320。其中，X光发生器310和X光接收器320相对设置，并分别设于待测电子元件500的两侧，在本实施例中为上下两侧。
X光发生器310由光源、阴极灯丝(Cathod)、阳极靶(Anode)以及真空玻璃管等结构组成，X光机电源又可分为高压电源和灯丝电源两部分，其中灯丝电源用于为灯丝加热，高压电源的高压输出端分别夹在阴极灯丝和阳极靶两端，提供一个高压电场使灯丝上活跃的电子加速流向阳极靶，形成一个高速的电子流，轰击阳极靶面后，99％转化为热量，1％由于轫致辐射产生X射线。
X射线能穿透一般可见光所不能透过的物质。可见光因其波长较长，光子其有的能量很小，当射到物体上时，一部分被反射，大部分为物质所吸收，不能透过物体；而X射线则不然，因其波长短，能量大，照在物质上时，仅一部分被物质所吸收，大部分经由原子间隙而透过，表现出很强的穿透能力。X射线穿透物质的能力与X射线光子的能量有关，X射线的波长越短，光子的能量越大，穿透力越强。X射线的穿透力也与物质密度有关，密度大的物质，对X射线的吸收多，透过少；密度小者，吸收少，透过多。优选地，本实施例中的X光发生器310采用波长范围为0.008～0.031nm。
X光接收器320用于接收穿透待测电子元件500的X光，进而形成待测电子元件500内部结构特征的图像，处理器对该图像进行分析，进而判断待测电子元件500的内部结构是否存在缺陷或者瑕疵。
可见光发生装置用于照射待检测电子元件500的表面，以对待检测电子元件的表面进行检测。其中，可见光发生装置可以为普通的照明灯或者专用的手电筒等设备，可见光照射到待检测电子元件500的表面后，可以利用显微镜或者图像识别装置等对待检测电子元件500的表面进行检测。关于可见光发生装置的设置结构以及检测原理，在本领域技术人员的理解范围内，此处不再赘述。
相对于现有技术，本发明提供的电子元件的检测系统，首先，通过红外装置对待测电子元件进行识别定位，然后利用X光装置检测待测电子元件的内部结构特征，同时通过可见光发生装置对待检测电子元件的表面进行检测；使用可见光、红外光和X光结合的方式，可以对待测电子元件进行有效定位，并进行表面和封装体内部缺陷评估，进而减少加工过程的次品流出，提高产品的良率。
进一步地，本发明实施例还提供一种电子元件的检测方法，请参阅图3，图3是本发明电子元件检测方法一实施例的流程示意图，该检测方法包括但不限以下步骤。
步骤S300，将待测电子元件置于设有镂空结构载台的镂空位置处。
在该步骤中，载台可以包括承载部以及镂空部，待测电子元件悬设于镂空部上，以使检测装置可以透过待测电子元件。其中，承载部可以通过轨道、电极等结构进行驱动移动，进而带动悬设在镂空部上的待测电子元件移动。而关于带动载台移动的具体结构特征，在本领域技术人员的理解范围内，此处不再赘述。
步骤S310，通过红外装置对待测电子元件进行识别定位。
在步骤S310中，该红外装置可以包括红外光源以及红外传感器，该红外光源发出的光通过红外传感器照射到待检测电子元件，实现对待检测电子元件的照射和扫描，进一步地，该红外传感器还用于接收待检测电子元件内部的金属层形状特征图像信息。
优选地，该红外光源射出一红外线光束至一待测电子元件上，根据红外线的特性，其可以穿透待测电子元件的外部包安装层以及硅层等封装结构，而无法穿透待测电子元件内部的金属层结构，因此可以扫描待测电子元件内部的金属层形状特征，红外传感器接收待检测电子元件内部的金属层形状特征图像信息，并将该信息传给控制器(图中为标示)，控制器根据金属层的形状特征对待测电子元件进行识别定位。
举例来讲，存储器(图中未示)可以存储一预定的金属层形状结构，待测电子元件在载台的带动下不断移动位置，此时红外传感器不断对待测电子元件内部进行扫描，当红外传感器识别到待测电子元件内部的某一(或者某一区域)金属层结构与存储器内存储的预定形状金属层形状结构相同时，则可判定待测电子元件的当前位置为预定的待检测位置；在红外传感器对待测电子元件内部进行扫描的过程中，不断将数据回传到处理器，处理器对扫描图形信息与存储器内存储的预定金属层形状结构进行比较，直至找到相匹配的定金属层形状结构为止，上述过程可以实现对待测电子元件进行定位的目的。
本实施例的红外光源可以为一波长范围介于700nm至1000nm之间的红外线光源，设置红外线光源波长的目的是要得到较好的反射特性。而该红外传感器可以为对上述红外线波长范围敏感的一可感应红外线的电荷耦合元件(CCD)传感器。
进一步地，该红外装置在定位的过程中，由于需要对待测电子元件内部金属层结构进行扫描，因此，该过程中也可以实现对待测电子元件内部结构进行初步的缺陷检测。关于这部分的详细技术特征，在本领域技术人员的理解范围内，此处不再详述。
步骤S320，利用X光装置检测待测电子元件的内部结构特征。
其中，该X光装置可以包括X光发生器以及X光接收器。X光发生器和X光接收器相对设置，并分别设于待测电子元件的两侧。
X光发生器由光源、阴极灯丝(Cathod)、阳极靶(Anode)以及真空玻璃管等结构组成，X光机电源又可分为高压电源和灯丝电源两部分，其中灯丝电源用于为灯丝加热，高压电源的高压输出端分别夹在阴极灯丝和阳极靶两端，提供一个高压电场使灯丝上活跃的电子加速流向阳极靶，形成一个高速的电子流，轰击阳极靶面后，99％转化为热量，1％由于轫致辐射产生X射线。
X射线能穿透一般可见光所不能透过的物质。可见光因其波长较长，光子其有的能量很小，当射到物体上时，一部分被反射，大部分为物质所吸收，不能透过物体；而X射线则不然，因其波长短，能量大，照在物质上时，仅一部分被物质所吸收，大部分经由原子间隙而透过，表现出很强的穿透能力。X射线穿透物质的能力与X射线光子的能量有关，X射线的波长越短，光子的能量越大，穿透力越强。X射线的穿透力也与物质密度有关，密度大的物质，对X射线的吸收多，透过少；密度小者，吸收少，透过多。优选地，本实施例中的X光发生器采用波长范围为0.008～0.031nm。
X光接收器用于接收穿透待测电子元件的X光，进而形成待测电子元件内部结构特征的图像，处理器对该图像进行分析，进而判断待测电子元件的内部结构是否存在缺陷或者瑕疵。
步骤S330，利用可见光发生装置照射待检测电子元件的表面，以对待检测电子元件的表面进行检测。
在该步骤中，可见光发生装置可以为普通的照明灯或者专用的手电筒等设备，可见光照射到待检测电子元件的表面后，可以利用显微镜或者图像识别装置等对待检测电子元件的表面进行检测。关于可见光发生装置的设置结构以及检测原理，在本领域技术人员的理解范围内，此处不再赘述。
需要说明的是，本实施例中的步骤S320(利用X光装置检测待测电子元件的内部结构特征)和S330(利用可见光发生装置照射待检测电子元件的表面，以对待检测电子元件的表面进行检测)不并限定于上述方法实施例中的流程顺序，可以为同时进行，或者某一步骤先进行，只要是利用本方法实施例中的可见光检测表面、红外光扫描定位和X光检测内部结构相结合的方式，均应在本发明的保护范围之内。
相对于现有技术，本发明提供的电子元件的检测方法，首先，通过红外装置对待测电子元件进行识别定位，然后利用X光装置检测待测电子元件的内部结构特征，同时通过可见光发生装置对待检测电子元件的表面进行检测；使用可见光、红外光和X光结合的方式，可以对待测电子元件进行有效定位，并进行表面和封装体内部缺陷评估，进而减少加工过程的次品流出，提高产品的良率。
以上所述仅为本发明的部分实施例，并非因此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电子元件的检测系统，其特征在于，所述检测系统包括载台、红外装置以及X光装置；其中，所述载台包括承载部以及镂空部，待测电子元件悬设于所述镂空部上，所述承载部能够移动，进而带动悬设在所述镂空部上的所述待测电子元件移动，所述红外装置用于对所述待测电子元件进行定位，以使所述待测电子元件处于预定的待检测位置，以当所述待测电子元件处于所述预定的待检测位置时所述X光装置检测所述待测电子元件的内部结构特征；
其中，所述待测电子元件在所述载台的带动下不断移动位置，所述红外装置不断对所述待测电子元件内部进行扫描，当所述红外装置识别到所述待测电子元件内部的一金属层结构或一区域金属层结构与预定形状金属层结构相同时，所述待测电子元件的当前位置为所述预定的待检测位置。
2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述红外装置通过发出红外光穿透所述待测电子元件的外部包安装层以及硅层，扫描待测电子元件内部的金属层形状特征，根据金属层的形状特征对所述待测电子元件进行识别定位。
3.根据权利要求2所述的检测系统，其特征在于，所述红外装置包括红外光源以及红外传感器，所述红外光源发出的光通过所述红外传感器照射到所述待测电子元件，所述红外传感器进一步用于接收所述待测电子元件内部的金属层形状特征图像信息。
4.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述X光装置包括X光发生器以及X光接收器，所述X光发生器和所述X光接收器正对设置，且分别设于所述待测电子元件的两侧。
5.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括可见光发生装置，所述可见光发生装置用于照射所述待测电子元件的表面，以对所述待测电子元件的表面进行检测。
6.一种电子元件的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：
将待测电子元件置于设有镂空结构载台的镂空位置处；其中所述载台包括承载部以及镂空部，所述待测电子元件悬设于所述镂空部上，所述承载部能够移动，进而带动悬设在所述镂空部上的所述待测电子元件移动；
通过红外装置对所述待测电子元件进行识别定位，以使所述待测电子元件处于预定的待检测位置；
当所述待测电子元件处于所述预定的待检测位置时，利用X光装置检测所述待测电子元件的内部结构特征；
其中，所述待测电子元件在所述载台的带动下不断移动位置，所述红外装置不断对所述待测电子元件内部进行扫描，当所述红外装置识别到所述待测电子元件内部的一金属层结构或一区域金属层结构与预定形状金属层结构相同时，所述待测电子元件的当前位置为所述预定的待检测位置。
7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述通过红外装置对所述待测电子元件进行识别定位的步骤具体为：通过红外光穿透所述待测电子元件的外部包安装层以及硅层，扫描待测电子元件内部的金属层形状特征，根据所述金属层形状特征对所述待测电子元件进行识别定位。
8.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，红外装置包括红外光源以及红外传感器，所述红外光源发出的光通过所述红外传感器照射到所述待测电子元件，所述红外传感器进一步用于接收所述待测电子元件内部的金属层形状特征图像信息。
9.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述X光装置包括X光发生器以及X光接收器，所述X光发生器和所述X光接收器相对设置，并分别设于所述待测电子元件的两侧。
10.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：利用可见光发生装置照射所述待测电子元件的表面，以对所述待测电子元件的表面进行检测。
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