CN107592910A - 用于检查电子器件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对电子器件进行缺陷检查的方法，所述方法具有以下步骤：通过自动光学检查对生产线中的电子器件进行检查；确定无法用自动光学检查进行检查的区域的坐标；将所述区域的坐标从生产线传输给计算机；将电子器件从生产线转移到用于无损材料检测的X射线装置中，所述X射线装置设置在生产线之外；将所述区域的坐标由计算机传输给X射线装置；仅在不能利用自动光学检查进行检查的区域中，通过X射线装置进行检查；将在X射线装置中进行的检查的结果传输给计算机；如果结果是电子器件没有缺陷，则将所述电子器件回送到生产线中。

Description

用于检查电子器件的方法
技术领域
本发明涉及一种用于对电子器件进行缺陷检查的方法，在所述方法中既实施自动光学检查(AOI)也实施通过X射线的无损材料检测(NDT)。
在本发明的范围内，电子器件主要是指印刷电路板、晶片，即带有蚀刻结构的硅片，例如微焊球，以及电子元件，例如半导体和LED。
背景技术
原则上对印刷电路板(下面印刷电路板简称为电路板)和晶片或使用托盘的元件的检查是相同的。对电路板和晶片或电子元件，例如半导体的检查之间的区别主要在于，晶片或电子元件确定地定位在固定地预先确定的支座中，即一种托盘中。这种支座例如可以具有矩形的盘状，类似于电路板的矩形几何形状。在托盘上可以设置多个晶片或电子元件。
为了简化起见，下面的实施例仅针对电路板进行；但这些实施例也同样适用于设置在托盘中的晶片或电子元件，只要没有在具体情况下明确地另行说明。
在生产线之内通过AOI检查电路板是在对电路板进行检查缺陷时已知的。由此可以检测，粘合在电路板上的器件的定向误差以及电路板和与其连接的器件之间焊接连接的缺陷。可能的缺陷包括例如焊桥、有缺陷的焊接连接、有孔隙的焊接连接。但在利用AOI进行光学检查时，可能只能发现从外部可见的缺陷，而隐藏的缺陷可能探测不到。为了能够识别这样的缺陷，除了AOI之外还对电路板执行通过X射线的NDT法的检查。从而在不破坏电路板的情况下，通过X射线透视检查不可见的部位。由AOI和X射线NDT的结果的组合能够确定，电路板是否可以继续留在生产线中或者电路板是否为废品更确切的说是否必须对电路板进行重新加工。
这种由AOI和X射线NDT构成的组合式检查方式，可以将X射线NDT检查装置集成到生产线中或也可以与生产线分开设置。在带有集成的X射线检查装置的第一种可选方案中，所存在的问题是，当X射线NDT检查装置进行维护或修理时，整个生产线是停止的；此外对于每条生产线都需要自己的X射线NDT检查装置，因此整个生产线会具有非常高的成本。
在具有分开设置的X射线NDT检查装置的第二可选方案中，每条生产线的成本较低，因为对于两条或多条生产线可以使用唯一的X射线NDT检查装置。但分开的X射线NDT检查装置在进行检查时是耗费时间的，因为电路板必须从生产线送入X射线NDT检查装置中并对整个电路板进行重新检查，这一次是利用X射线而不是利用(可见)光。
发明内容
因此本发明的目的是，提供一种方法，所述方法使用带有分开的X射线NDT检查装置的所述第二可选方案，实现在X射线NDT检查装置中较短的检查时间。
所述目的通过具有权利要求1所述特征的方法来实现。根据本发明的方法设定，在生产线中通过AOI确定区域的坐标，在所述区域内无法通过光得出任何关于电子器件状态的结论。将由此发现的被称为感兴趣区域(ROI)的各个区域的坐标传输给计算机。在电子器件从生产线转移到用于无损材料检测的X射线装置后，仅通过X射线检查ROI，所述X射线装置在上面也被称为X射线NDT检查装置并且在后面简称为X射线装置。为此，在AOI中检测到的ROI的坐标由计算机传输给X射线装置。由此，大大节省了时间，因为不必再通过X射线对整个电子器件进行透视，就是说，已经通过AOI进行缺陷检查的区域不再通过X射线进行透视，而是仅对ROI进行透视，就是说仅对通过AOI没有得出任何是否存在缺陷的结论的区域进行透视。之后将ROI进行X射线检查的结果传输给计算机，从而可以在计算机中对上述结果进行追溯并且可以建立关于生产过程和所出现的缺陷的统计数据。
本发明的技术方案的一个有利设计在于，电子器件具有识别特征，通过所述识别特征能够唯一地识别电子器件，生产线传输所述识别特征给计算机，并且将所述识别特征连同所述无法利用自动光学检查进行检查的区域的坐标一起传输给X射线装置，并且在X射线装置中获取所述识别特征并将所述数据传输给计算机，在所述计算机中将对分别来自生产线和X射线装置的识别特征的数据进行对比。由此在X射线装置中能简单清楚的确定电子器件，从而能够精确地确定之前在AOI中确定的ROI的坐标。
优选的，所述识别特征为条形码，所述条形码在X射线装置由条形码读取设备获取。从而简单且可靠地确保了，在AOI中获得相关数据的电子器件就是现在进行X射线检查的器件。由此还确保了，对于正处于X射线装置中的电子器件，对正确的ROI进行检查。
本发明的技术方案的另一个有利设计在于，电子器件在生产线和X射线装置之间的转移和/或回送是自动进行的。由此从源头上避免了由于手动地从生产线上移除电子器件、将电子器件从生产线带到X射线装置并在X射线装置上手动地放置和布置带来的可能的错误。
本发明的技术方案的另一个有利设计在于，不能利用自动光学检查进行检查的区域的坐标是通过电子器件上具有唯一特征的位置确定的，例如是电路板或托盘的角点又或者是特征孔。优选的，电子器件在X射线装置中的定向借助于电子器件所述唯一特征的位置来进行。由此可靠地确保了，基于在AOI中确定的坐标能够精确地定位到ROI。
本发明的技术方案的另外一个有利设计在于，通过在X射线装置中的检查获取到确定缺陷的类型，并利用这个信息对生产线中的过程进行控制，从而避免出现所述类型的缺陷。由此，当识别到缺陷不是作为个案出现，而是可以确认存在发生这种错误的趋势时，能够有目的地干预生产过程。因此避免了出现高废品率并且降低了生产成本。
优选的，所述电子器件是装配电路板、带有蚀刻结构，例如用于微焊球的模子的(硅)晶片或者电子元件，例如半导体或LED。
本发明的技术方案的另一个有利设计在于，在X射线装置中使用开放式的微焦点X射线管，特别是具有超过10瓦特靶功率的微焦点X射线管。与使用传统的封闭式的微焦点X射线管不同，通过在X射线装置中使用开放式的微焦点X射线管，可以实现最高达0.1μm的缺陷识别能力，而封闭式的微焦点X射线管具有大约3-10μm的缺陷识别能力。另一个有利的效果是由于开放式的微焦点X射线管具有高的靶功率，目前一些制造商已经能提供靶功率高达15瓦特的X射线管，而不是封闭式的微焦点X射线管的最大3瓦特，这种开放式的微焦点X射线管使得对于例如焊球中的多孔性实现明显更高的缺陷识别能力；这特别是对于低对比度的检查目标、例如特定电子器件适用。当前用于成像的X射线NDT系统在电子器件的在线检查中主要使用封闭式的X射线管，这种X射线管不能或不能正确地识别一些这里描述的缺陷，这可能会导致废品率提高或者在最坏的情况下会导致忽视制造缺陷。
附图说明
本发明其他的优点和细节下面结合在附图中示出的实施例来详细说明。这里，为了简化起见明确指明，仅涉及对一个电路板的检查；对于其他电子器件、如例如晶片或电子元件，下面说明的内容同样适用，只要没有在具体情况下明确地另行说明。其中：
图1示出根据本发明的方法的流程图。
具体实施方式
图1中是根据本发明的一个示例性实施例所示出的用于检查电路板的方法的流程图。在上面的矩形框中示出的是在AOI系统中进行的步骤，在中间的矩形框中示出的是在(NDT)X射线装置中进行的步骤，而在下面的矩形框中示出的是用于决定应如何处理检查过的电路板的步骤。
上面的矩形框中的在生产线内部进行的AOI检查的范围内的第一个步骤是前面对电路板进行的AOI检查的结果；这里，确定电路板上在AOI检查的范围内通过光无法得出关于存在或不存在电路板缺陷的结论的区域。可能由于一系列原因出现这种情况，例如存在仅能在X光图像中识别的隐藏缺陷。在AOI中无法识别的常见缺陷例如是焊桥中的孔隙、元件如微芯片与电路板之间的焊接连接非闭合接触。电子元件如微芯片中常见的无法识别的缺陷是微焊球中的孔隙。晶片中的常见缺陷是，没有完整蚀刻的结构，例如微焊球模子。
在上面的矩形框中的下一个步骤中，将无法通过AOI进行检查的区域的坐标传输给计算机的数据库。所传输的数据包括关于设置在电路板上并能用以唯一地识别正在被检查的电路板的条形码的信息以及分配给电路板的ID号。此外还传输上面所述区域的坐标(电路板平面中或与其平行的平面中的x/y坐标)。所述坐标基于在电路板上能明确识别的唯一位置，例如电路板上的一个角点或者电路板上的一个特征孔；如果存在，也可以使用CAD数据。如果不是检查电路板，而是检查晶片或电子元件，则整个托盘获取到一个条码，所述条码设置在托盘上。设置在托盘上的各单个部件的标识，例如可以通过软件在托盘上自动的连续编号。
作为上面的矩形框中的最后一步，使电路板从生产线移动到X射线装置中，所述X射线装置设置在生产线之外；上述用于执行NDT法，特别是通过透视的所述X射线装置必要时可以检查来自不同生产线的电路板。从生产线上转移电路板可以手动进行，也可以通过电路板从生产线中自动脱离同时自动将电路板输送到X射线装置中来实现。
在中间的矩形框中示出在NDT检查的范围内，X射线装置所执行的步骤。
在第一个步骤中，由计算机的数据库向X射线装置传输检查电路板所需的信息。这包括上面已经提及的电路板ID号、其条形码和不能实施AOI法的区域的坐标。电路板在X射线装置中的定位借助于上面描述的电路板上的唯一基准点来进行，例如是电路板上的一个角点、电路板中的特征孔或电路板的CAD数据。
在中间的矩形框中的第二个步骤中，通过条形码扫描仪扫描电路板的条形码，紧接着将所述条形码与来自数据库的信息进行对比。如果确认，不存在相同的，则重新扫描，以便检查是否存在读取错误。在小概率情况下会提供错误的电路板，则将所述电路板从检查过程中剔除。如果存在一致的条形码，则向从计算机的数据库中所传输的、通过AOI法不能得出关于是否存在的缺陷的区域的坐标靠近。在每个所述区域中，都按照NDT法通过X射线进行透视照射。这里不是在整个电路板上执行NDT法，而是仅在事先用AOI法确定的区域内进行，由此明显降低了NDT法的耗时。如果不是检查电路板，而是检查晶片或电子元件，则通过托盘上的条码对整个托盘进行标识。各单个元件的在托盘上的标识可以通过上面提及的通过软件在托盘上自动连续编号实现。
在中间的矩形框中的倒数第二个步骤中，给出了一种可选的检查形式：操作人员进行视觉查验并确定，在当前检查的区域中是否存在缺陷并且必要时确定存在何种类型的缺陷，例如焊桥中的缺陷、焊接连接中的孔隙或电路板与部件的焊球存在接触不足的缺陷。
这些结果，即在相关检查的区域中的检查结果的合格的结论主要包括关于是否存在缺陷的结论以及电路板的X射线透视图和ID号，根据中间的矩形框中的最后一个步骤将这些结果传输给计算机的数据库并存储。备选于通过操作人员进行的查验，也可以进行自动缺陷识别(自动缺陷识别-ADR)，通过所述自动缺陷识别可以在不需要动用操作人员的情况下获得上面列举的结果，类似于利用操作人员完成的处理方式，然后再将这些结果传输给数据库。
包含在数据库中关于电路板的数据用于在下面的矩形框中示出的步骤。在第一个步骤中，从计算机的数据库中将NDT法的上面所述的关于电路板的数据传输给过程控制系统。所述过程控制系统在第二个步骤中判断，电路板是否可以被回送到生产线中并继续生产，因为较小的缺陷也可能带来电路板在可用性方面的正面结果。如果可以，则根据本发明的方法以将电路板回送到生产线中作为结束。
如果所发现的缺陷的严重程度使得电路板无法使用，则得出判断结论，电路板完全无法使用，即为废品，或者必须对电路板进行重新加工。如果需要进行重新加工，则通常在重新加工结束后再次执行本发明的方法，以便决定，此时电路板是否可以能够回送到生产线中。
通过在X射线装置中使用开放式的微焦点X射线管，与使用传统的具有约3-10μm的缺陷识别能力的封闭式的微焦点X射线管不同，能够达到最高为0.1μm的缺陷识别能力；这特别适用于靶功率超过10瓦特时。不同于封闭式微焦点X射线管中平均最大3瓦特的靶功率，例如对于焊球中的孔隙，具有在15瓦特范围的高靶功率的开放式的微焦点X射线管带来了明显更高的缺陷识别能力；这特别是对于低对比度的检查目标，例如特定电子器件适用。当前用于成像的X射线NDT系统在电子器件的在线检查中主要使用封闭式的X射线管，这种X射线管带来的结果是，不能或不能正确地识别一些这里描述的缺陷，这可能会导致废品率提高或者在最坏的情况下会导致忽视制造缺陷，而通过本发明能够明显的改进或补救。

Claims (9)

1.用于对电子器件进行缺陷检查的方法，具有以下步骤：
-在生产线中通过自动光学检查对电子器件进行检查；
-确定无法利用自动光学检查进行检查的区域的坐标；
-将所述区域的坐标从生产线传输给计算机；
-将电子器件从生产线转移到用于无损材料检测的X射线装置中，所述X射线装置设置在生产线之外；
-将所述区域的坐标由计算机传输给X射线装置；
-仅在不能利用自动光学检查进行检查的区域中，通过X射线装置进行检查；
-将在X射线装置中进行的检查的结果传输给计算机；
-如果结果是电子器件没有缺陷，则将所述电子器件回送到生产线中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，电子器件具有识别特征，通过所述识别特征能够唯一地识别电子器件，生产线传输所述识别特征给计算机，并且将所述识别特征连同所述无法利用自动光学检查进行检查的区域的坐标一起传输给X射线装置，并且在X射线装置中获取所述识别特征并将所述数据传输给计算机，在所述计算机中对来自生产线和X射线装置的识别特征的数据进行对比。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述识别特征是条形码，所述条形码在X射线装置中由条形码读取设备获取。
4.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，电子器件在生产线和X射线装置之间的转移和/或回送是自动进行的。
5.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，所述不能利用自动光学检查进行检查的区域的坐标是通过电子器件上具有唯一特征的位置，例如电路板或托盘的角点或者特征孔确定的。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，电子器件或托盘在X射线装置中的定向借助于电子器件所述唯一的特征的位置来进行。
7.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，通过在X射线装置中进行的检查来获取到确定的缺陷的类型，并利用这个信息对生产线中的过程进行控制，以避免出现所述类型的缺陷。
8.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，所述电子器件是印刷电路板、带有蚀刻结构和微焊球的晶片或者电子元件，例如半导体或LED。
9.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，在X射线装置中使用开放式的微焦点X射线管，特别是具有超过10瓦特靶功率的微焦点X射线管。
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