CN110249215A - 用于生成物体的3d合成图像并基于该3d合成图像确定物体特性的方法和系统 - Google Patents

用于生成物体的3d合成图像并基于该3d合成图像确定物体特性的方法和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN110249215A
CN110249215A CN201880009830.7A CN201880009830A CN110249215A CN 110249215 A CN110249215 A CN 110249215A CN 201880009830 A CN201880009830 A CN 201880009830A CN 110249215 A CN110249215 A CN 110249215A
Authority
CN
China
Prior art keywords
data set
top surface
contour images
encapsulation
profile
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201880009830.7A
Other languages
English (en)
Inventor
阿曼努拉·阿杰亚拉里
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Tech and Instruments Pte Ltd
Semiconductor Technologies and Instruments Inc
Original Assignee
Semiconductor Technologies and Instruments Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Technologies and Instruments Inc filed Critical Semiconductor Technologies and Instruments Inc
Publication of CN110249215A publication Critical patent/CN110249215A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2518—Projection by scanning of the object
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67288—Monitoring of warpage, curvature, damage, defects or the like
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/245—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures using a plurality of fixed, simultaneously operating transducers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
    • G01N21/95684—Patterns showing highly reflecting parts, e.g. metallic elements
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T15/00—3D [Three Dimensional] image rendering
    • G06T15/10—Geometric effects
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G06T17/20—Finite element generation, e.g. wire-frame surface description, tesselation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0004—Industrial image inspection
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/60—Analysis of geometric attributes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B2210/00—Aspects not specifically covered by any group under G01B, e.g. of wheel alignment, caliper-like sensors
    • G01B2210/56—Measuring geometric parameters of semiconductor structures, e.g. profile, critical dimensions or trench depth
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2200/00—Indexing scheme for image data processing or generation, in general
    • G06T2200/04—Indexing scheme for image data processing or generation, in general involving 3D image data
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30108—Industrial image inspection
    • G06T2207/30148—Semiconductor; IC; Wafer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Abstract

一种3D物体检测方法包括：当(a)物体顶部表面自由地放置在物体安置表面上，或者(b)物体顶部表面不被强制压缩靠向不同于抽吸尖端的参考结构时，捕获物体底部表面3D轮廓图像；当(c)物体底部表面自由地放置在物体安置表面上，或(d)物体底部表面不被强制压缩靠向参考结构时，捕获物体顶部表面3D轮廓；捕获物体的多个侧壁图像；基于或使用底面3D轮廓图像数据集、顶面3D轮廓图像数据集和侧壁图像数据集，生成对应于3D数字重建或物体估计的3D合成图像；从3D合成图像确定整体物体和/或物体主体轮廓值和/或厚度值的集合或阵列。

Description

用于生成物体的3D合成图像并基于该3D合成图像确定物体特 性的方法和系统
技术领域
本发明公开的各方面涉及物体自动化或计算机化的三维(3D,threedimensional)光学检测。尤其，本公开的各方面涉及物体的自动化、自动的或基于计算机的光学检测，包括物体曲率图像顶部表面及底部表面的生成、推导或计算及存储；捕获和存储多个物体侧壁图像；通过数字化暂存或对准及均一化、整合或结合/连接表面图像的顶部表面曲率、曲率图像的底部表面及侧壁图像，从而生成、合成或推导和存储物体的3D合成图像；以及使用所生成的3D合成图像进行一个或多个物体的检测、特征化或评估过程的后续操作。
背景技术
电子装置制造商试图将尽可能多的集成电路器件装配或内置到由其制造的较大设备的有限空间中，例如，因为市场偏好及需求而随着时间推移逐渐变薄和更紧凑的移动设备，如移动电话。目前，移动设备制造商基于生产功能更强大但更小、更纤薄及更紧凑的设备而竞争。因此，通常将多个集成电路器件、芯片或晶粒嵌入或堆栈成为单一的半导体组件封装，从而形成可被定义为所谓的封装复合装置。有很大可能性是封装复合装置在本身的制造过程中可能变得翘曲、变形或过厚。这影响了制造商在将封装的复合装置安装到细长移动装置的部分之中或之上之前精确地判断封装的复合装置是否满足尺寸和可靠性要求的能力。此外，所检测的封装复合装置的翘曲或变形程度及轮廓可以显示在制造过程中的问题，例如装置嵌入或堆栈中的错误。若封装太厚，则可能表明堆栈在该封装中的多个器件可能没有正确地堆栈，或者可能表示在该制造过程中接合或安装不良。
在过去，结合封装复合装置的光学检测，制造商依赖整体封装厚度(TPT)作为封装复合装置厚度或高度的参数或度量，其测量值包括底层球栅阵列或封装垫高度。仅此参数已经不足以准确确定封装是否适合和/或可能在移动设备中可靠运行，因为封装复合装置可能因制造过程不一致和/或错误而在尺寸上发生变化，从而导致可接受或良好装置的错误拒绝，以及当依靠TPT作为表征封装复合装置高度的唯一度量时，接受或通过有缺陷的或可能不可靠的装置。
关于光学检测，封装的翘曲以及封装在检测过程中如何就位或保持就位可能导致更大的封装高度读值，该读值可能造成该封装受到拒绝，即使该封装实际上可以安装在移动设备之中或之上，因为该封装成型混合物的轻微弹性性质允许封装和包括在其中的装置的某些压缩及平坦化，而不影响整个封装的电性或结构的完整性。
诸如封装复合装置之类的封装装置的常规光学检测要求封装装置在检测期间通过吸嘴抽吸或真空保持在平面参考表面上。这导致封装相对于参考表面的压缩。由于压缩靠向参考表面的平面，而使得封装的最终变形在检测期间可以增加封装翘曲(从而人为地增加实际的TPT)或者减少封装翘曲(从而人为地减少实际的TPT)，导致错误的TPT测量或读数。必须注意的是，当通过对参考安置表面的真空或吸力而固定靠向参考平面或向下固定在检测区域处时，如果3D扫描是在封装顶部和/或底部表面上执行，则捕获的3D轮廓封装的顶部和/或底部表面将不提供封装的正确或必需的表面拓扑。
有必要为制造商找到一种方法来确定封装复合装置是否满足其安装和可靠地用于纤薄移动设备的尺寸要求，而没有上述问题、限制和不一致。
发明内容
根据本公开的一个方面，3D物体检测方法包括：(a)当物体顶部表面自由地放置在物体安置表面上时，或者(b)在不强制地将物体顶部表面压缩靠向不同于抽吸尖端的参考结构时，捕获物体顶部表面3D轮廓；当(c)该物体底部表面自由地放置在物体安置表面上时，或者(d)在不强制地将物体顶部表面压缩靠向参考结构时，捕获物体顶部表面3D轮廓；捕获多个物体侧壁图像；根据或使用底部表面3D轮廓图像数据集、顶部表面3D轮廓图像数据集及侧壁图像数据集而生成包括物体的3D数字重建或估计的3D合成图像；以及由该3D合成图像确定一组或阵列的整体物体和/或物体主体轮廓值和/或厚度值。
根据本发明公开的特定方面，一种方法涉及物体的3D检测，其中每一个物体包括主体，该主体具有顶部表面、底部表面、以及于z轴方向上在物体顶部表面及底部表面之间垂直延伸的多个侧壁，并且该方法包括：当(a)该物体顶部表面自由地放置在第一物体安置表面上并且不受除重力之外的外部压缩力，或者(b)物体顶部表面由第一抽吸尖端通过抽吸力保持，并且避免了物体顶部表面相对于不同于第一抽吸尖端的第一参考结构的强制压缩时，捕获物体底部表面的3D轮廓图像并生成对应的底部表面3D轮廓图像数据集；当(c)物体底部表面自由地放置在第一或第二物体安置表面上并且不受除重力之外的外部压缩力的影响，或者(d)该物体底部表面由第一或第二抽吸尖端通过抽吸力保持，并且避免了物体底部表面相对于不同于第二抽吸尖端的每一个第一参考结构及第二参考结构的强制压缩时，捕获物体顶部表面的3D轮廓图像并生成对应的顶部表面3D轮廓图像数据集；捕获物体的多个侧壁图像并生成对应的侧壁图像数据集；以及基于或使用底部表面3D轮廓图像数据集、顶部表面3D轮廓图像数据集及侧壁图像数据集而生成对应于物体3D数字重建或估计的3D合成图像数据集。
底部表面3D轮廓图像数据集通过在物体底部表面区域上执行底部表面3D扫描线成像方法生成，并且顶部表面3D轮廓图像数据集通过在物体顶部表面区域上执行顶部表面3D扫描线成像方法生成。
第一物体安置表面可以相对于物体顶部表面和底部表面中的至少一个表面区域是平面的，并且/或者第二物体安置表面相对于物体顶部表面和底部表面中的至少一个表面区域是平面的。
在捕获物体底部表面的3D轮廓图像期间，物体顶部表面可以自由地放置在第一物体安置表面上并且不受除重力之外的外部压缩力，而在捕获物体顶部表面的3D轮廓图像期间，物体底部表面可以自由地放置在第一或第二物体安置表面上并且不受除重力之外的外部压缩力。
另外，在捕获3D底部表面轮廓的同时，(a)物体顶部表面可以自由地放置在第一物体安置表面上，并且在捕获物体底部表面的3D轮廓图像期间不受除重力之外的外部压缩力，并且当捕获3D顶部表面轮廓时，以及(d)物体底部表面可以由第一或第二抽吸尖端通过抽吸力保持，并且避免了物体底部表面相对于每一个第一参考结构及第二参考结构的强制压缩；或者当捕获该3D底部表面轮廓时，(b)物体顶部表面可以由第一抽吸尖端通过抽吸力保持，并且避免了物体顶部表面相对于第一参考结构的强制压缩，以及当捕获3D顶部表面轮廓时，(c)物体底部表面可以自由地放置在第一安置结构及第二安置结构的其中一个上。
物体包括或可以是封装的半导体装置，并且当物体位于载体、平台或介质中时，可以捕获物体顶部表面和物体底部表面中一个的3D轮廓图像，该载体、平台或介质具有与半导体行业相关的标准化设计，并且用于存储或运输封装的半导体装置。该标准的载体、平台或介质可以包括或是配置用于承载预定尺寸的封装半导体装置的工业标准托盘、工业标准船或工业标准带结构之一。
生成3D合成图像数据集可以包括生成每一个底部表面曲率图像数据集及顶部表面曲率图像数据集。生成底部表面曲率图像数据集可以包括：数字地确定(x,y)值的阵列，其定义对应于物体的物理底部表面的参考底部表面平面；并且对于参考底部表面平面内的(x,y)值阵列中的每一个(x,y)值，数值地确定底部表面3D轮廓图像数据集和参考底部表面平面之间的z轴偏差。
该方法更可以包括，对于每一个(x,y)值，将底部表面3D轮廓图像数据集和底部表面参考平面之间的z轴偏差存储为底部表面轮廓(BSP,Bottom Surface Profile)数据集，该底部表面轮廓数据集包括对应于相对于z轴的物理物体顶部表面非均匀性的底部表面轮廓值的(x,y)阵列。
生成顶部表面曲率图像数据集可以包括：数字地确定(x,y)值的阵列，其定义对应于物体的物理顶部表面的参考顶部表面平面；并且对于参考底部表面平面内的(x,y)阵列中的每一个(x,y)值，数字地确定顶部表面3D轮廓图像数据集和参考底部表面平面之间的z轴偏差。
该方法进一步包括，对于每一个(x,y)值，将顶部表面3D轮廓图像数据集及顶部表面参考平面之间的z轴偏差存储为顶部表面轮廓(TSP,Top Surface Profile)数据集，该顶部表面轮廓数据集包括对应于相对于z轴的物理物体顶部表面非均匀性的顶部表面轮廓值的(x,y)阵列。
生成3D合成图像数据集更可以进一步包括将BSP数据集、TSP数据集及侧壁图像数据集相对于彼此数字化对准或暂存，以及将该数字化对准或暂存的BSP数据集、TSP数据集及侧壁数据集拼接在一起。
该方法进一步包括生成真实物体主体厚度(TOMBT,True Object Main BodyThickness)数据集，其中任何给定的TOMBT(x,y)值表示在3D合成图像内特定的(x,y)点处TSP和BSP之间的z轴距离。
该方法进一步包括通过分析物体底部表面的3D轮廓图像和物体顶部表面3D轮廓图像来确定整体物体厚度(TOT,Total Object Thickness)值；以及确定在物体底部表面3D轮廓图像中的最低物理物体结构与物体顶部表面3D轮廓图像中的最高物理物体结构之间的最大z轴距离。
根据本公开的特定方面，一种系统涉及物体的3D检测，其中每一个物体包括主体，该主体具有顶部表面、底部表面、以及在z轴方向上垂直地延伸在物体顶部表面和底部表面之间的多个侧壁，其中该装置包括：一组3D物体成像或扫描平台，配置用于成像或扫描每一个物体底部表面和物体顶部表面，并生成3D物体底部表面数据集和3D物体顶部表面数据集，分别通过以下方式：(i)当(a)物体顶部表面自由地放置在第一物体安置表面上并且不受除重力之外的外部压缩力，或者(b)物体顶部表面由第一抽吸尖端通过抽吸力保持，并且避免了物体顶部表面相对于不同于第一抽吸尖端的第一参考结构的强压缩时，捕获物体底部表面3D轮廓图像并生成对应的底部表面3D轮廓图像数据集；以及(ii)当(c)物体底部表面自由地放置在第一或第二物体安置表面上并且不受除重力之外的外部压缩力，或者(d)物体底部表面由第一或第二抽吸尖端通过抽吸力保持，并且避免该物体底部表面相对于不同于第二抽吸尖端的每一个第一参考结构及第二参考结构的强制压缩时，捕获物体顶部表面的3D轮廓图像并生成对应的顶部表面3D轮廓图像数据集；配置用于成像或扫描多个物体侧壁的物体侧壁扫描平台；至少一个处理单元；以及存储器，其存储一组程序指令，所述程序指令被配置为基于或使用底部表面3D轮廓图像数据集、顶部表面3D轮廓图像数据集及侧壁图像数据集而生成对应的物体3D数字重建或估计的3D合成图像数据集。
该组3D物体成像或扫描平台可以包括至少一个3D扫描线轮廓成像装置，并且物体侧壁扫描平台可以包括配置用于同时成像或扫描多个物体侧壁的装置。
附图说明
图1示出了对应于位于模制封装(例如，封装复合装置)中半导体装置的封装物体参数的特定表示类型，包括整体封装厚度(TPT,Total Package Thickness)及整体成型厚度(TMT,Total Mold Thickness)参数，其可以根据本发明公开的各种实施例估计、判断、计算或测量。
图2A-2C示出了用于生成这种封装底部表面3D轮廓图像或图像数据集(例如，3D扫描线数据集，以相关领域技术人员容易理解的方式)的封装装置的代表性底部表面扫描线或细线成像的代表性图示。
图3示出了结合封装半导体装置的3D光学检测所生成或捕获的部分代表性底部视图3D轮廓图像，以及根据本公开的实施例可以从中确定的具有代表性的信息或参数值。
图4示出了一组代表性的顶部视图图像，其示出了根据本发明公开的实施例的封装半导体装置的代表性顶部表面扫描线或细线成像的方面，并且生成与其对应的顶部视图图像3D轮廓图像或图像数据集。
图5示出了结合与封装半导体装置的3D光学检测的方面所生成或捕获的部分代表性顶部视图图像，以及根据本发明公开的实施例从中确定的代表性信息或参数值。
图6示出了根据本发明公开的实施例结合封装半导体装置的3D光学检测的方面所捕获的代表性的多个2D侧壁图像。
图7A示意性地示出了封装半导体装置的3D底部基板轮廓(BSP,Bottom SubstrateProfile)和3D顶部基板轮廓(TSP,Top Substrate Profile)的生成，以及其与由多个2D侧壁图像形成的侧端基板轮廓(SSP,Side Substrate Profile)的组合，以根据本发明公开的实施例从中确定真实成型厚度(TMT,True Mold Thickness)。
图7B示意性地示出了根据本发明公开的实施例，组合封装半导体装置的3D底部基板轮廓、3D顶部基板轮廓和多个2D侧壁图像以形成封装半导体装置的3D合成图像。
图8A示出了根据本发明公开的实施例的代表性11.5mm×13mm封装的3D合成图像生成。
图8B示出了与图8A的代表性11.5mm×13mm封装的3D合成图像相对应的三个实际11.5mm×13mm装置的代表性扫描图像和测量或评估结果。
图8C示出了根据本发明公开的实施例，涉及七个实际的11.5mm×13mm封装生成的基于3D合成图像的特定评估或测量结果。
图9A示出了与根据本发明公开的实施例生成的代表性14mm×18mm封装的3D合成图像相对应的测量或评估结果。
图9B示出了根据本发明公开的实施例，涉及七个实际的14mm×18mm封装生成的基于3D合成图像的特定评估或测量结果。
图10示出了作为参考或“黄金单元”封装，在(a)基于根据本公开的实施例生成的3D合成图像的3D光学检测测量与(b)使用光学显微镜进行的测量之间的测量比较。
图11示出了根据本发明公开的实施例，用于生成物体3D合成图像和确定物体属性(例如TPT和/或TMT属性、参数或值)的系统、装置或机器的示意性原理框图。
具体实施方式
在本发明公开中，对给定元素的描述或对特定图中特定元素编号的考虑或使用，或在相应的描述性材料中对特定元素编号的引用，可以包含在另一图或与之相关的描述性材料中标识的相同、等效或相似的元素或元素编号。除非另有说明，否则图或本文中除用于短语“和/或”之外的“/”应理解为“和/或”的常规定义(例如，两个或两个所述选择、可能性或选择中的任一个或两个)。本文对特定值或值范围的描述应理解为包括或是对近似值或值范围的描述，例如在±20％、±15％、±10％、±5％、±2％或±0％。术语“基本上”或“基本上全部”可以表示大于或等于90％的等价百分比或程度，例如95％、98％、99％或100％。
如同在本文所使用的，术语“集合”根据已知的数学上定义(例如，以对应于在AnIntroduction to Mathematical Reasoning：Numbers,Sets,and Functions,“Chapter11：Propertiesof Finite Sets”(例如，如第140页所示)，by Peter J.Eccles,CambridgeUniversity Press(1998)中所描述的方式)，对应于或是定义为数学上表现出基数至少为1(即，这里定义的集合可以对应于单元、单线或单个元素集或多个元素集)的非空有限组织。一般而言，集合的元素可以包括或是系统、装置、装置、结构、物体、方法、物理参数或值，具体取决于所考虑的集合类型。
根据本发明公开的实施例涉及或涉及用于诸如半导体或其它部件的物体的自动化、自动、基于计算机的或计算机化的3D光学检测的方法和系统。在至少某些情况中，根据本发明公开实施例，正在经历、即将经历或需要3D光学检测的物体包括或具有与该物体结合的封装或封装结构(例如外部或外部封装结构)。例如，半导体元件可以包括或成型为含有一个或多个的半导体芯片或集成电路芯片或其中的器件，例如，封装或封装的复合半导体装置(以下可以称为封装或封装装置)。
在各种实施例中，考虑中的给定物体具有第一、上或顶部表面；第二、下或底部表面；以及一组将上/顶部表面及下/底部表面彼此分开的外围的或侧表面或侧壁。相对于一组代表性的正交(x,y,z)轴及与之相关的物体的可选择的/选择的、优选的或预定的参考空间方向，物体的顶部表面及底部表面可以被定义为横向或水平延伸跨越由x轴和y轴限定的(x,y)平面的部分，并且可以沿着z轴的部分(即垂直于(x,y)平面)在(x,y)平面上呈现正向和/或负向高度变化。该组物体侧壁可以被限定为在z轴方向上突出或沿着物体顶部和底部表面之间的z轴部分而延伸，并且任何给定的侧壁可以定义为具有相对于(x,z)或(y,z)平面具有侧壁高度轮廓。此外，任何给定的侧壁可以沿着侧壁x轴或y轴范围(例如长度)显示z轴高度变化。
在若干(但不一定是)实施例中，根据本公开的实施例的用于确定TPT(TPT,TotalPackage Thickness)和/或真实成型厚度(TMT,True Mold Thickness)参数或值的待检测或进行检测中的物体包括或成型半导体封装或封装复合装置承载结构诸如焊球凸块，其延伸超出由封装顶部表面、底部表面及侧壁限定的主要封装主体。例如，相对于包括焊球凸块的封装，每一个封装可以定义为具有顶部表面、焊球凸块突出的底部表面；以及四个侧壁。如图1所示，在这种情况下，以本领域技术人员容易理解的方式，TPT指示、建立或测量从给定封装复合装置的最低或最底部焊球点到封装复合装置顶部表面上的最高或最顶点的最大z轴距离或高度。待检测或检测中的物体根据本发明公开的实施例，以本领域技术人员容易理解的方式，另外可以包括或成型为承载外围引线或引线的半导体封装或封装复合装置。
根据本发明公开的实施例，在封装装置的光学检测期间或与之相关联，为了确定TPT和/或TMT，可以发生一个或多个的光学成像步骤或操作(a)在不向封装装置施加任何外部或外在机械、抽吸/真空及非重力的情况下，使封装装置保持其自然、固有、制造时、自由静止、非外部变形或非变形形状或3D轮廓时部分成像，而封；和/或(b)不向封装装置施加任何外部或外在机械、抽吸/真空及非重力，这可能或将显著地扭曲封装装置，相对于其自然、固有、制造时、自由静止、非外部变形或非变形形状或3D轮廓，使得即使当保持或固定于预定的位置或方向时(例如，通过在封装表面区域限定的或预定的最大部分上施加吸力/真空力的拾取尖端或头部)，在封装装置保持或本质上保持其本身的自然、固有、制造时、自由静止、非外部变形或非变形形状或3D轮廓的情况下部分成像。
因此，根据本发明公开的各种实施例，当封装装置自由地或自然地放置在支撑或安置表面或平面上时，与确定TPT和/或TMT值(例如，基于光学扫描线或细线照明的3D轮廓生成)相关，可以执行一个或多个的光学成像步骤或操作。此外或另外，当以减少或最小化或本质上或有效地避免封装复合装置变形(相对于其本身的自然、固有、制造时、自由静止、非外部变形或非变形形状或3D轮廓)的方式受到承载或固定时，与确定TPT和/或TMT值(例如，基于3D轮廓生成之光学扫描线或细线照明)相关联地执行特定的光学成像步骤或操作，从而提高确定TPT和/或TMT值的准确性。
根据本发明公开的实施例，在光学成像或检测期间，例如在封装装置顶部及底部表面的光学成像期间，完全避免全部或较大部分的封装装置表面区域相对于平面参考表面的压缩(例如，机械或吸力/真空力型压缩)。此外，在对封装装置的一个或多个表面成像时，根据本发明公开的实施例可以完全地避免(a)对封装装置施加非重力以及外部或外在机械压缩力，以和/或者(b)外部或外在吸力/真空力的施加超过特定封装装置表面区域的5％-50％(例如，超过10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％或45％)，诸如最大封装装置表面的区域。另外，根据本发明公开的各种实施例，当封装是或仍然处于其本身的自然、自由静止状态下，捕获或生成封装或封装装置的一个或多个3D轮廓或图像，和/或当封装以避免对封装施加非重力压缩的力以及对封装施加吸力/真空力超过封装顶部表面或底部表面的表面区域的5％-50％(例如，超过10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％或45％)的方式而承载或固定时，捕获或生成封装的一个或多个3D轮廓或图像。
如图1所示及下文的详细描述，在各种实施例中，TMT参数、值或测量包括一组指示、建立或测量形成封装主体的至少最大值(最大TMT)、最小值(最小TMT)的成型混合物的z轴高度或厚度值，在封装顶部表面3D地形轮廓或形体和封装底部表面3D地形表面轮廓或形体之间，不包括沿着垂直方向(如引线)突出远离封装成型混合物的焊球或其它结构的厚度。TPT参数或测量包括或者是指示、建立或测量模制封装加上由其承载的焊球(或沿着垂直方向突出远离封装成型混合物的其它结构类型)的最大z轴高度或厚度值。
本申请的发明人了解到，除了当诸如封装半导体组件或装置的物体(例如，封装复合装置)被有意压缩靠向平面参考表面时，生成、捕获或取得3D表面轮廓之外，为了促进实际3D封装特性及用于下游的相应封装适应性的增强精度或最准确确定，实际需要的是当完全避免封装压缩靠向平面参考表面或者避免重要部分的封装表面区域压缩靠向平面参考表面时，获取3D表面轮廓的生成，使得在3D成像操作期间封装仍然保持自然、固有、制造时、自由静止、非外部变形或非变形形状或3D轮廓，或者封装仍然基本上、有效地或非常接近地保持其本身的自然、固有、制造时、自由静止、非外部变形或非变形形状或3D轮廓。更具体地，根据本发明公开的实施例，在3D封装轮廓生成期间，封装未受到可能显著地变更或改变封装真实表面拓扑的封装外部力(例如，当封装受强迫靠向平面参考表面时，由于压缩引发的封装变形或变形)所影响，其中封装真实表面拓扑由封装的自由静止状态定义。
例如，当封装未受到除重力之外的外部施加应力或力的影响，并且封装装置仍然未受到压缩(即，没有外部压缩力施加在封装上，除了由于自然或固有地施加在封装上的重力引起的压缩)时，最佳的或最正确的TPT读值或测量可以定义为来自于成像封装所获得的整体封装高度。接近最佳的、基本上、有效地或几乎等同的或准确的、高度可接受的或次佳的TPT读值或测量是当施加至封装的外在非重力力与传统方法相比能够谨慎控制、大大减少和/或最小化时，通过成像封装所获得的整体封装高度，其中传统方法是封装顶部或底部表面区域的全部或基本上全部，或者封装顶部或底部表面区域的大部分(例如，超过25％，或者超过50％，或者超过80％)，被有意地强制或压缩靠向平面参考表面，尤其是在3D封装成像或扫描操作期间通过避免封装被有意强迫或压缩靠向平面参考表面。
例如，整体封装在其本身的自然、未受压缩的状态(例如，自由静止状态)下或与其本身自然的、未受压缩的状态基本上相同或等同的状态下，封装表面翘曲或变形或厚度轮廓的程度，使得整体的封装变形小于或等于封装强制压缩靠向平面参考表面(如通常所做的那样，但是不符合根据本发明公开的各种实施例)时封装变形量的20％(例如，小于或等于15％、10％、5％、2.5％或1％)，可以提供关于或促使或能够确定(a)用于下游安装在诸如移动设备之类的产品中的封装装置的适用性；(b)在封装中可能的误差或陷；(c)装置或整体封装设计的误差；和/或(d)涉及或导致封装装置的上游制造过程中的误差或问题。
根据本发明公开的实施例，包括第一3D成像或扫描步骤或方法的执行，其涉及获得、生成或捕获正在检测中的封装顶部及底部表面之一的3D轮廓图像或数据集，以及第二3D成像或扫描步骤或方法的执行，其涉及获得、生成或捕获正在检测中的封装该顶部及底部表面之一的3D轮廓图像或数据集。根据本发明公开的实施例，还包括一组侧壁成像或扫描步骤或方法的执行，其涉及获得、生成或捕获正在检测中的至少两个封装侧壁的2D(和/或可以是3D轮廓)图像或数据集。
关于成像或扫描封装顶部或底部表面轮廓，第一3D成像或扫描过程可以涉及成像或扫描封装的顶部表面，并且第二3D成像或扫描过程可以涉及成像或扫描封装的底部表面。另外，第一3D成像或扫描过程可以涉及成像或扫描封装的底部表面，并且第二3D成像或扫描过程可以涉及成像或扫描封装的顶部表面。本领域普通技术人员将容易地理解第一3D扫描过程所针对的特定封装表面(例如，顶部或底部)及第二3D扫描过程所针对的特定相对封装表面(例如，底部或顶部)取决于所考虑的封装类型或特性、选择或定义哪个封装表面为顶部表面及哪个封装表面为底部表面、封装处理和/或检测设备的能力或配置、和/或者特定实施例或实现细节。出于简化、明确及辅助了解的目的，在紧随其后的描述中，第一3D扫描过程定义为针对封装顶部表面，并且第二3D扫描过程定义为针对封装底部表面。
鉴于前述内容，取决于实施例细节，当封装顶部表面暴露并且自由放置在物体支撑或安置表面或平面上或者靠向物体支撑或安置表面时，或者当物体底部表面与封装上的抽吸/真空提取尖端、头或吸嘴(例如，传统的取放抽吸/真空吸嘴)接合或固定时，其中，其仅施加一定量的抽吸/真空力以足以可靠地克服封装上的重力(对于任何给定的封装类型，本领域技术人员可以通过常规实验容易地确定)，生成第一或顶部视图3D扫描过程，并且抽吸/真空力所施加或生成的整体封装表面区域通常小于或等于封装顶部或底部表面所横跨区域的5％-50％(例如，不超过10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％或45％)，取决于封装结构的几何形状、抽吸/真空吸嘴的几何形状和/或封装如何通过抽吸/真空吸嘴承载、提高或提起。此外，当封装底部表面暴露并且封装顶部表面自由放置在物体支撑表面或平面上或者靠向该物体支撑表面或平面时，或者当物体底部表面与封装上的抽吸/真空提取尖端、头或吸嘴(例如，传统的取放抽吸/真空吸嘴)接合或固定时，其中，其仅施加一定量的抽吸/真空力以足以可靠地克服封装上的重力(对于任何给定的封装类型，本领域技术人员可以通过常规实验容易地确定)，生成第二或底部视图3D扫描过程，并且抽吸/真空力所施加或生成的整体封装表面区域通常小于或等于封装顶部或底部表面所横跨区域的5％-50％(例如，不超过10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％或45％)，取决于封装结构的几何形状、抽吸/真空吸嘴的几何形状和/或封装如何通过抽吸/真空吸嘴承载、提高或提起。
在多个实施例中，当封装是自由靠向支撑表面或平面时，在封装上执行第一或顶部视图3D扫描过程及第二或底部视图3D扫描过程之一；以及当部分封装通过抽吸/真空吸嘴(例如，以上文或在本文其它地方所提及之的方式)承载时，在封装上执行另一个第一或顶部视图3D扫描过程及第二或底部视图3D扫描过程。例如，当封装底部表面自由靠向支撑表面或平面时，可以在封装上执行第一或顶部视图3D扫描过程；以及当部分顶部表面封装通过如同上文所示的抽吸/真空吸嘴承载时，在封装上执行第二或底部视图3D扫描过程。
在某些实施例中，当封装自由靠向支撑表面或平面时，将执行每一个顶部视图3D扫描过程及底部视图3D扫描过程。根据实施例细节，当封装自由靠向支撑表面或平面时，将执行每一个顶部视图3D扫描过程及底部视图3D扫描过程、当封装自然地或自由地放置在第一安置表面或平面时，可以生成顶部视图3D扫描过程及当封装自然地或自由地放置在相同的或不同的安置表面或平面上(例如，不同的第二安置表面)时可以生成底部视图3D扫描过程。
在特定的实施例中，当封装顶部表面被暴露并且封装的较低或最低部分自由地放置或靠向支撑表面或平面时，顶部视图3D扫描过程可以通过根据上述生成或捕获封装顶部表面3D轮廓来执行，其中支撑表面由载体的部分、分段或隔间所提供，例如托盘、船或其它类型的平台、基板或介质，封装半导体装置在载体上或其中存储和/或传输(例如封装半导体装置可以装入其中的具有容纳袋的带或带结构，例如通过带或卷带机的方式)。底部视图3D扫描过程可以例如通过在将封装装载到载体上或装载到载体中之前(例如，恰好在之前)或期间生成或捕获封装底部表面3D轮廓来执行。
另外，当封装顶部被暴露并且封装较低或最低部分自由地放置在或靠向支撑表面或平面时执行底部视图3D扫描过程，只要支撑表面或平面(例如，由诸如上文所示的载体底部、基部或下侧部分形成)相对于在底部视图3D扫描过程期间用于生成或捕获封装底部表面3D轮廓的光学波长是光学上透明的或半透明的。在各种实施例中，针对给定的封装顶部视图3D扫描过程及底部视图3D扫描过程及时分别地或按时间顺序发生。然而，在支撑表面或平面相对于用于生成或捕获3D轮廓的光学波长是光学上透明的或半透明的实施例中，顶部视图3D扫描过程及底部视图3D扫描过程可以同时发生。当通过除了大气或真空之外的物质或介质成像或扫描时，数学校正因子可以应用于图像数据集以考虑折射率效应，通过本领域技术人员容易理解的方式，使得由图像数据集(例如，TMT值和/或TPT值)所确定的测量值被适当地或精确地缩放或校正。
又或者，顶部视图3D扫描过程和底部视图3D扫描过程在实施例中可以顺序或同时进行，在该实施例中，位于或沿着封装的边缘或周边的特定点或部分处，封装被保留、固定或支撑，以避免或基本上避免除了自然重力之外的压缩力施加到封装的方式，例如，当封装的一组外围点或区段沿着封装至少三个较低的周边边缘或边界时封装通过诸如引脚之类的凸起支撑。
根据上述情况，存在根据本发明公开的多个实施例变型。尽管如此，每一个实施例的关键在于3D成像或扫描期间减少、最小化或消除由于受到除了正向作用在封装上的重力自然力之外的力(通常在封装自由放置时作用于封装)的封装变形或翘曲，尤其是通过避免将外部非重力压缩力施加到封装或顶部或底部封装表面区域的重要部分，而迫使、压迫或推动封装靠向平面参考表面。另一个关键在于封装侧壁图像(例如，至少两个封装侧壁图像)的生成或捕获，如下文详细描述的；并且另一个关键在于生成合成的、计算的、组合或复合的3D图像，其中封装顶部视图3D轮廓、封装底部视图3D轮廓及封装侧壁图像是统一的、联合的、组装的或结合的或拼接在一起的，如下文详细描述的。另一个关键在于基于复合3D图像估计3D封装特性或参数的确定。
为了简化、清楚和有利于理解的目的，在接下来的描述中，考虑代表性的实施例(例如，第一代表性实施例)，其中封装自由靠向物体或封装安置平面时，执行每一个顶部视图3D扫描过程及底部视图3D扫描过程。因此，在该代表性的实施例中，顶部视图3D扫描过程可以定义为静置的顶部视图3D扫描过程，并且底部视图3D扫描过程可以定义为静置的底部视图3D扫描过程。
在静置的顶部视图3D扫描过程期间，在缺乏外部作用的吸附或压缩力施加到物体的情况下(除了作用在物体上自然发生的重力之外，物体的最低部分自由地放置在安置平面上)，经考虑的物体最低部分(例如，如上文所描述的封装)自由地或自然地放置在物体支撑、座位或安置平面上。因此，物体不会由于受到物体外部参考平面的强制压缩而物理变形。静置的顶部视图3D扫描过程可以含有或包括生成整体物体的顶部视图3D轮廓，例如，以相关领域的普通技术人员容易理解的方式，通过传统的第一扫描线或细线照射程序及从物体反射的扫描线照射的常规捕获(例如，使用传统的3D轮廓相机设置)。这样的顶部视图3D扫描过程导致从成角度的顶部视图或顶部透视视图生成表示整体物体3D轮廓的顶部视图3D扫描线数据集。
在静置的底部视图3D扫描过程期间，物体的最上部分自由地或自然地放置在相同或另一个物体支撑、座位或安置平面上，而不具有外部作用的吸附或压缩力施加到物体上(除了作用在物体上自然发生的重力之外，物体的最上部分自由地放置在安置平面上)。因此，物体不会由于受到组件外部参考平面的强制压缩而物理变形。静置的底部视图3D扫描过程可以含有或包括生成整体物体的底部视图3D轮廓，例如，以相关领域的普通技术人员容易理解的方式，通过传统的第二扫描线或细线照射程序及从物体反射的扫描线照射的常规捕获(例如，使用传统的3D轮廓相机设置)。这样的底部视图3D扫描过程导致从成角度的底部视图或底部透视视图生成表示整体物体3D轮廓的顶部视图3D扫描线数据集。
本领域普通技术人员将一步地认识到在各种实施例中，在顶部视图3D扫描过程期间，若物体的结构或部分存在着从物体顶部表面沿着z轴在共同的方向上远离物体顶部表面及物体底部表面中的每一个而向外突出，物体的这种结构或部分可以将在顶部视图3D扫描线数据集中至少部分地成像和捕获；以和/或者沿着z轴远离物体顶部表面朝向物体底部表面延伸的一个或多个物体侧壁部分可以或将在顶部视图3D扫描线数据集中至少部分地成像或捕获。类似地，在底部视图3D扫描过程期间，若物体的结构或部分存在着从物体底部表面沿着z轴在共同的方向上远离该物体底部表面及物体底部表面中的每一个而向外突出，物体的这种结构或部分可以在底部视图3D扫描线数据集中至少部分地成像和捕获；以和/或者可以在底部视图3D扫描线数据集中至少部分地成像或捕获一个或多个物体侧壁的部分，其远离顶部表面朝向物体底部表面向下延伸。
如上所述，在所考虑的物体是封装半导体装置的情况下(例如，含有一个或多个半导体晶粒或集成电路芯片的模制封装)，安置平面可以是托盘(例如，固态技术协会(JEDEC,JEDEC Solid State Technology Association托盘)、船或其它类型的平台、基板或介质(例如，常规的或半导体工业标准/标准化的平台、基板或媒介)的部分或容纳袋，封装半导体装置在其中或其上存储和/或传输(例如，封装半导体装置可以装入其中的具有容纳袋的带，例如通过带或卷带机的方式)。在这种情况下，在顶部视图3D扫描期间，靠向安置平面最低部分的封装半导体装置可以是来自或超过模制封装底部表面或下横向外突出朝向和/或至安置平面的焊球凸块或电接触垫。此外，在底部视图3D扫描程期间，靠向安置平面的封装半导体装置的最上部分可以是模制封装的顶部或上方表面的一部分。
根据本发明公开的实施例额外地或另外地包括(a)生成所考虑物体的3D合成、组合或合成图像，或者等同地、生成用于物体的3D合成图像数据集；以及(b)根据生成的3D合成图像或3D合成图像数据集确定物体特性或性质、检测物体和/或估计或评估用于特殊目的或环境(例如，产品环境)的物体适应性和/或可靠度。
在多个实施例中，用于生成物体的3D合成图像或图像数据集的过程包括(i)顶部表面曲率图像或图像数据集生成步骤；(ii)底部表面曲率图像或图像数据集生成步骤；(iii)侧壁图像捕获或图像数据集生成步骤；以及(iv)3D合成图像组装程序。
在多个实施例中，顶部表面曲率图像或图像数据集生成步骤包括：执行顶部表面3D成像过程，包括提供或生成诸如物体物理顶部表面的3D扫描线或细线轮廓(例如，传统的3D扫描线轮廓)的3D轮廓，其通过使用扫描线或细线照明(例如，当物体底部或底部表面的部分自然地或自由地放置在参考或安置平面上，并在没有进一步向物体施加压缩力或抽吸力的情况下通过重力保持在参考或安置平面上时)，从而提供或生成顶部表面3D轮廓或3D扫描线轮廓数据集；推导、确定或计算参考、最佳拟合或标准化的顶部表面平面、平面形状或平面的形状(例如，在一个实施例中的线性回归平面、平面形状或平面的形状，例如，其可对应于或定义一般几何形状或诸如矩形的多边形)，其由对应于或通过顶部表面3D轮廓或3D扫描线轮廓的(x,y)点阵列定义；在定义顶部表面最佳拟合平面的(x,y)点阵列的每一个点处，数值得或数字地映射、确定或计算顶部表面3D轮廓或3D扫描线轮廓相对于或远离顶部表面最佳拟合平面的z轴偏差，从而生成或值化生成顶部表面曲率图像或图像数据集，该曲率图像或图像数据集以阵列(x,y,z)的值(例如，第一阵列的(x,y,z)值)表示、定义或存储。顶部表面曲率图像或图像数据集任何给定的(x,y,z)值定义一组像素空间(x,y,z)坐标，其中z坐标值在顶部表面最佳拟合平面的特定像素空间(x,y)点处，对应、建立或定义顶部表面3D轮廓或3D扫描线轮廓远离顶部表面最佳拟合平面的相对或标准化z轴偏差。
上述顶部表面曲率图像或图像数据集对应于，可用于生成或形成用于物体的顶部表面轮廓(TSP,Top Surface Profile)数据集。更具体地，顶部表面曲率图像阵列或图像数据集(x,y)值可以用于生成、建立或提供TSP(x,y)值的阵列，其中此类的TSP(x,y)值表示物体的顶部表面与参考、标准化或最佳拟合物体顶部表面平面之间的z轴偏差。因此，TSP(x,y)值对应于或在数值上与物体顶部表面形态或轮廓相对于参考、标准化或最佳拟合物体顶部表面平面的变化相关。因此TWP(x,y)值的阵列估计或指示(x,y)点相对于物体顶部表面上的基本形态、z轴或高度方向变化，例如，对应于物体顶部表面例如由于物体应力或翘曲而引起的高度不均匀性、变形。
根据实施例细节，顶部表面最佳拟合平面、平面形状或平面的形状可以数字生成或限定为具有横向的或最外的界限、边界或边缘，其对应于封装复合装置顶部表面所制造的物理横向或最外的界限、边界或边缘，但是封装复合装置通过可选择的/选择的、可程序化的或预定数量的像素向内朝向封装复合装置顶部表面的中点或质心在像素空间平移、偏移或配置。相关领域的普通技术人员将理解，顶部表面最佳拟合平面的横向或最外边界或边缘的这种向内像素空间平移或偏移(a)将映射、转换或表示可选择的/选择的、可程序化的或预定的物理空间距离，例如特定数量的微米，远离所制造的封装复合装置顶部表面的实际横向或最外边界或边缘；以及(b)可以帮助排除一个或多个所制造的封装复合装置的顶部表面横向或最外的边界或边缘中的物理不规则性，从而导致顶部表面最佳拟合平面的横向或最外边界或边缘中的不规则性。
在各种实施例中，若物体顶部表面承载从物体顶部表面沿着z轴向外突出并且本身不应被视为形成或属于物体顶部表面的结构，则顶部表面曲率图像或图像数据集生成步骤可以包括顶部表面估计过程，通过该过程，以相关领域的普通技术人员容易理解的方式，从顶部表面曲率图像或图像数据集数字地排除或移除这些结构。
以类似于前述的方式，在多个实施例中底部表面曲率图像或图像数据集生成步骤包括：执行底部表面3D成像过程，包括提供或生成物体物理顶部表面的3D扫描线或细线轮廓(例如，传统的3D扫描线轮廓)的3D轮廓，其通过使用扫描线或细线照明(例如，当物体顶部或顶部表面的部分自由地放置在参考或安置平面上，并在没有进一步向物体施加压缩力或抽吸力的情况下通过重力保持在参考或安置平面上时)，从而提供或生成底部表面3D轮廓或3D扫描线轮廓数据集；推导、确定或计算参考、最佳拟合或标准化的底部表面平面、平面形状或平面的形状(例如，在一个实施例中的线性回归平面、平面形状或平面的形状，例如，其可对应于或定义一般几何形状或诸如矩形的多边形)，其由对应于或通过底部表面3D轮廓或3D扫描线轮廓的(x,y)点阵列定义；在定义底部表面最佳拟合平面的(x,y)点阵列的每一个点处，数值地或数字地映射、确定或计算底部表面3D轮廓或3D扫描线轮廓相对于或远离底部表面最佳拟合平面的z轴偏差，从而生成或值化生成底部表面曲率图像或图像数据集，该曲率图像或图像数据集以阵列(x,y,z)的值(例如，第二阵列的(x,y,z)值)表示、定义或存储。底部表面曲率图像或图像数据集任何给定的(x,y,z)值定义一组像素空间(x,y,z)坐标，其中z坐标值在底部表面最佳拟合平面的特定像素空间(x,y)点处，对应、建立或定义底部表面3D轮廓或3D扫描线轮廓远离底部表面最佳拟合平面的相对或标准z轴偏差。
上述底部表面曲率图像或图像数据集对应于，可用于生成或形成用于物体的底部表面轮廓(BSP,Bottom Surface Profile)数据集。更具体地，底部表面曲率图像阵列或图像数据集(x,y)值可用于生成、建立或提供BSP(x,y)值的阵列，其中此类的BSP(x,y)值表示物体的底部表面与参考、标准化或最佳拟合物体顶部表面平面之间的z轴偏差。因此，BSP(x,y)值对应于或数值上与物体底部表面形态或轮廓相对于参考、标准化或最佳拟合物体底部表面平面的变化相关。因此BWP(x,y)值的阵列估计或指示(x,y)点相对于物体底部表面上的基本形态、z轴或高度方向变化，例如，对应于物体底部表面例如由于物体应力或翘曲而引起的高度不均匀性、变形。
根据实施例细节，底部表面最佳拟合平面、平面形状或平面的形状可以数字生成或限定为具有横向的或最外的界限、边界或边缘，其对应于封装复合装置底部表面所制造的物理横向或最外的界限、边界或边缘，但是封装复合装置通过可选择的/选择的、可程序化的或预定数量的像素向内朝向封装复合装置底部表面的中点或质心在像素空间平移、偏移或配置。相关领域的普通技术人员将理解，底部表面最佳拟合平面的横向或最外边界或边缘的这种向内像素空间平移或偏移(a)将映射、转换或表示可选择的/选择的、可程序化的或预定的物理空间距离，例如特定数量的微米，远离所制造的封装复合装置底部表面的实际横向或最外边界或边缘；以及(b)可以帮助排除一个或多个所制造的封装复合装置的底部表面横向或最外的边界或边缘中的物理不规则性，从而导致底部表面最佳拟合平面的横向或最外边界或边缘中的不规则性。
在各种实施例中，若物体底部表面承载从物体底部表面沿着z轴向外突出并且本身不应被视为形成或属于物体底部表面的结构，则底部表面曲率图像或图像数据集生成步骤可以包括底部表面估计过程，通过该过程，以相关领域的普通技术人员容易理解的方式，从底部表面曲率图像或图像数据集数字地排除或移除这些结构。
物体周围或侧壁图像捕获过程包括为至少两个物体侧壁中的每一个(例如，至少两个相对的物体侧壁)提供、捕获或生成2D图像或图像数据集，即，生成多个物体侧壁的2D图像或图像数据集，例如至少两个相对的物体侧壁。在若干实施例中，对于具有四个侧壁的物体，侧壁图像捕获过程包括捕获物体四个侧壁中每一个的2D图像或图像数据集。可以通过相关领域普通技术人员容易理解的方式，通过传统的多面物体成像/图像捕获/检测装置或系统而同时执行多个物体侧壁(例如，四个物体侧壁)的捕获。
3D合成图像组装过程包括数字地参考、对准与联合，以及结合至少角部分或点，和/或可能的一个或多个外边缘或边界部分或区段，在(a)顶部表面曲率图像或图像数据集或TSP(x,y)数据集及(b)底部表面曲率图像或图像数据集或BSPx,y)数据集的每一个中，具有相应的角、边缘、边界或z轴末端部分或多个捕获的2D侧壁图像或图像数据集中的至少两个或每一个中的点；以及存储联合或结合的(i)顶部表面曲率图像或图像数据集或TSP(x,y)数据集，(ii)底部表面曲率图像或图像数据集或BSP(x,y)数据集，以及(iii)侧壁图像或图像数据集作为3D合成图像或图像数据集(例如，单一3D合成图像或图像数据集)。
如相关领域普通技术人员将容易理解的，在3D合成图像或图像数据集中，像素空间的每一个像素尺寸或维度对应于并且可以被参考、映射或转换为现实空间中已知物理区域的尺寸或维度。此外，考虑到光学系统放大率及图像传感器分辨率，本领域普通技术人员将容易理解如何将像素空间维度映像或转换成物理的或真实的空间维度。本领域普通技术人员还将理解，在各种实施例中，在将顶部表面曲率图像或图像数据集、底部表面曲率图像或图像数据集及侧壁图像或图像数据集联合或结合在一起之前或与之联结，顶部表面曲率图像或图像数据集、底部表面曲率图像或图像数据集和每一个侧壁图像或图像数据集中的每一个像素尺寸或维度可以建立成为彼此相等或相对于彼此进行适当地缩放，以形成3D合成图像或图像数据集，从而便于3D合成图像或图像数据集像素空间到物理空间维度的映射或转换。
此外，在形成3D合成图像之前或与3D合成图像相联结，顶部表面曲率图像或图像数据集的像素空间范围、面积或纵横比及底部表面曲率图像或图像数据集的像素空间范围、面积或纵横比可以相对于2D侧壁图像的像素空间位置或区域而缩放，使得顶部表面曲率图像或图像数据集及底部表面曲率图像或图像数据集的角部分或点可以相对于并且与2D侧壁图像或图像数据集对应的角落或边缘部分或点连结、统一、配合、合并或结合而对准或暂存。因此，在第一像素空间中建立的每一个顶部表面曲率图像或图像数据集及顶部表面曲率图像或图像数据集(分别对应于物体从顶部视图及底部视图的物理空间维度)的(x,y)纵横比可以根据需要相对于在第二像素空间(与第一像素空间不同或相区别)中建立的多个2D侧壁图像或图像数据集的(x,y)位置或坐标而缩放。此外，以相关领域技术人员容易理解的方式，根据顶部表面像素空间建立的顶部表面曲率图像或图像数据集的捕获(x,y)纵横比和/或根据底部表面像素空间(其可以相同于或不同于顶部表面像素空间)建立的底部表面曲率图像或图像数据集的捕获(x,y)纵横比可以通过缩放以与根据侧壁图像像素空间建立的2D侧壁图像的(x,y)区域或位置而对准、配对或匹配。
鉴于前述内容，根据本发明公开的实施例可另外生成或确定至少部分物体(x,y)范围或表面区域的物体主体z轴读值、测量或厚度值的(x,y)阵列，其中这样的(x,y)物体主体厚度值对应、估计或显示在特定(x,y)点处的物体主体厚度，不包括在z轴方向上突出的由物体主体所承载的结构(例如，焊球)。尤其，根据本发明公开的各种的实施例，基于或使用3D合成图像数据集确定或生成真实物体主体厚度(TOMBT,True Object Main BodyThickness)值的(x,y)阵列，即，TOMBT(x,y)值的阵列，如TMT(x,y)值，其中任何给定的TOMBT(x,y)值或TMT(x,y)值表示在3D合成图像中的特定(x,y)点处，TSP和BSP之间的z轴距离或分隔(在像素空间中或映射到或计算用于物理/真实空间)。一旦生成3D合成图像，就可以以相关领域普通技术人员容易理解的方式通过减法操作来确定TOMBT(x,y)或TMT(x,y)值。
根据本发明公开的检测过程的各种实施例还包括，基于或使用3D合成图像或图像数据集、TMT(x,y)值的阵列和/或其他通过物体成像或扫描过程生成或确定的信息估计、确定或测量一组物体特性、属性或参数。这类物体特性或性质可以包括物体顶部表面及物体底部表面之间的最大物体主体厚度(TMT max)和/或最小物体主体厚度(TMT min)；和/或表示在一个或多个侧壁之间或沿着特定物体侧壁的物体z轴轮廓、凸起和/或变薄的一个或多个测量的或数字地推导的(例如，曲线拟合)数学函数；以和/或者其它物体属性。
如上所述，对于顶部视图3D扫描过程和底部视图3D扫描过程，在对应于物体顶部表面3D扫描线轮廓生成和物体底部表面3D扫描线轮廓生成的扫描线图像捕获期间，在至少某些代表性的实施例(例如，前述的第一代表性实施例)中，物体自由地或自然地放置在安置平面上，其顶部表面暴露或底部表面暴露。例如，若物体是封装半导体组件，则物体可以放置在与生成组件顶部和/或底部物体表面的3D扫描线轮廓相关联的标准托盘(例如，固态技术协会托盘)、船或带中或其上。因此，在生成组件顶部和底部表面的3D扫描线轮廓的过程中，组件不会由于被吸嘴固定和/或受到组件外部参考平面的强制压缩而发生物理变形或变形。因此，与先前的3D物体检测技术相比，根据本发明公开的实施例生成的3D合成图像或图像数据集提供了组件精确或更为精确的3D表示，其中潜在可变形的物体在图像捕获操作期间受到不必要的外部施加的力或应力的影响。
在其它实施例中，当封装底部或顶部表面区域的一部分(例如，如上文所述的低于或等于10％-50％)分别通过诸如抽吸/真空吸嘴之类的提取装置固定或承载时，可以生成顶部视图3D成像或扫描过程和底部视图3D成像或扫描过程中的一个或每一个。在此类实施例中，上文所述的每一个图像及图像数据集的生成，以及为了生成及分析或评估3D合成图像数据集所执行的操作与上文描述的方法是相同、基本上相同或类似的。
除了前述内容以外，根据本发明公开的实施例，不需要或使用与生成3D合成图像或图像数据集相关联的物体外部或物体外在的参考基准，因为可以从3D合成图像或图像数据集推导或获得精确的物体测量值，不需要将物体的任何部分引用到物体外部基准。若有需求或需要，可以从3D合成图像或图像数据集数字地推导或生成基于物体的、物体本质/物体内部的或物体参考表面基准。
此外，关于一系列或一序列多个物体的3D检测(例如，在高速或高通量制造环境中)，在某些一实施例中，根据3D合成图像，一个或一以上顶部视图3D扫描过程；底部视图3D扫描过程、顶部表面曲率图像或图像数据集生成步骤；底部表面曲率图像或图像数据集生成步骤；侧壁图像捕获或图像数据集生成步骤；3D合成图像组装过程；以及物体特性或评估过程(例如，物体通过/失效指定)可以(a)实时的，例如，当多个物体处于运动中时，和/或(b)物体可以通过在不同的、分离的或单独的处理平台处传输或转移。
下文将描述图1-11，以进一步帮助理解根据本发明的实施例的特定方面。
图1说明了与封装在成型封装(例如被涂覆或围绕或者包含或封装在由一种或一种以上类型的聚合物成型材料或混合物(例如，封装复合装置)制成的封装内的集成电路器件或芯片)中的半导体装置相对应的特定代表性封装物体参数，包括TPT(TPT,TotalPackage Thickness)及TMT(TMT,Total Mold Thickness)参数，该参数可以根据本发明公开的各种实施例而估计、确定、计算或测量。代表性的正交(x,y,z)轴也在图1中示出，其中，以相关领域技术人员容易理解的方式，z轴距离被定义为对应于封装高度或厚度，并且x轴和y轴对应于封装长度和宽度，或包含至少部分横截面的一组平面是顶部封装表面和底部封装表面。
通常，TMT参数估计、显示或测量配置在半导体装置周围或半导体装置所在的聚合物成型混合物的实际垂直或z轴厚度，不包括垂直地从成型混合物顶部和底部表面突出远离的焊球或其它类型的结构。更具体地，如图1所示，在各种实施例中，对于给定的封装，最大TMT(TMT max)可以定义为封装的(x,y)范围、跨度或表面区域的最大成型混合物厚度，例如，横跨封装长度和宽度的封装材料或成型混合物的最大厚度(该封装对应于、平行于或位于(x,y)平面内)，不包括在垂直或z轴方向上延伸远离封装顶部和底部表面的焊球及其它类型的非封装材料突出物。同样地，最小TMT(TMT min)可以定义为封装的(x,y)范围、跨度或表面区域的最小成型混合物厚度，例如，横跨封装长度和宽度的封装材料或成型混合物的最小厚度(该封装对应于、平行于或位于(x,y)平面内)，不包括垂直或在z轴方向上延伸远离封装顶部和底部表面的焊球及其它类型的非封装材料突出物。
此外，相关领域普通技术人员将容易理解，对应于或横跨封装(x,y)区域的真实成型厚度(x,y)轮廓或TMT(x,y)值的阵列可以根据本发明公开的实施例而定义、评估、估计或测量，本公开显示在多个或很多(例如，几个、几十个、几百个或几千个)(x,y)坐标或点处横跨封装(x,y)范围、跨度或表面区域中至少一部分的封装成型混合物的厚度值或相对厚度值，以和/或者在最大TMT(TMT max)和最小TMT(TMT min)之间这样的(x,y)坐标或点处的封装成型混合物厚度中的垂直或z轴变化。
用于封装的TPT可以定义为横跨封装(x,y)范围、跨度或表面区域的，焊球或其它类型非封装材料结构(其由封装承载或突出远离封装(例如，延伸低于封装底部表面))的最低点和封装成型混合物在封装相对表面上形成的最高点之间的最大垂直或z轴距离或跨度。因此，封装TPT可以定义为横跨封装长度和宽度在焊球(或垂直突出远离封装成型混合物底部表面的其它类型结构)底部和封装成型混合物顶部表面之间的最大距离。这样的焊球可以接触或放置靠向封装座落或安置平面，但不一定要这样做，这取决于封装成型混合物和由其承载的焊球(或其它类型的垂直突出物，视情况而定)的制造3D轮廓。
如上所示，扫描线或细线成像可以用于与物体3D轮廓检测相关，例如根据本发明公开的至少某些实施例的封装半导体装置。图2A-2C提供了代表性图像以相关领域普通技术人员容易理解的方式说明用于生成这种封装底部表面(例如，3D扫描线数据集)3D轮廓图像或图像数据集的代表性封装装置底部表面的扫描线或细线成像。相关领域普通技术人员根据图2A-2C能够明确地理解，在各种实施中可以以传统的方式生成扫描线或细线成像。在代表性实施例或实现中，相关领域普通技术人员也将容易理解，给定照明扫描线的厚度可以在10-20微米之间(例如15微米)，尽管使用了其它(例如，较宽的或较窄的)照明线宽度。此外，传统的3D轮廓相机(例如，该3D轮廓相机包括、基于或是区域扫描相机)可以使用于或形成部分扫描线或细线照明和成像装置(其用于生成对应的3D扫描轮廓图像和3D扫描线轮廓数据集)，作为用于生成物体3D合成图像及确定物体性质的部分系统或装置，例如根据本发明公开的基于3D合成图像的TPT和/或TMT性质、参数或值。
图3示出了与封装半导体装置3D光学检测方面结合所生成和捕获的部分代表性底部视图3D轮廓图像，以及可以根据本发明公开的实施例由代表性底部视图3D轮廓图像确定的代表性类型信息或参数值。如图3所示，至少对于某些焊球，可以从底部视图3D扫描线轮廓图像确定球高度(BH,Ball Height)值，其中任何给定的球高度被定义为由定义接近或靠近焊球的封装底部表面的成型混合物的外部表面与焊球周围点或末端之间的垂直或z轴距离，该点或末端与承载该焊球的封装底部表面的部分最远。
此外，可以确定球共面(CO,Coplanarity)值，其中对于任何给定的焊球，对应的共面值被定义为焊球末端与用于封装的整体平面之间的垂直或z轴距离，该整体平面是被计算或定义为接触或通过具有封装的最大或最高球高度(Ball Height,BH)值的焊球末端。
此外，如上所述对应于封装底部表面的BSP(x,y)点阵列是如同上文所述而确定。
图4示出了一组代表性顶部视图图像，其示出了根据本发明公开的实施例，以相关领域普通技术人员容易理解的方式，封装半导体装置代表性顶部表面的扫描线或细线成像，并且生成与之对应的3D轮廓图像或图像数据集。相关领域普通技术人员将理解，在各种实施例中可以以传统的方式生成这种扫描线及细线成像。
图5示出了与封装半导体装置3D光学检测各方面结合所生成或捕获的代表性顶部视图3D轮廓图像，以及根据本发明公开的实施例可以由该代表性顶部视图3D轮廓图像所确定的代表性信息或参数值。
基于捕获的顶部视图3D轮廓图像，如上所述确定对应于封装顶部表面的TSP(x,y)点阵列。此外，可以基于捕获的顶部视图3D轮廓图像确定TPT值，作为封装座落或安置平面(其放置或靠向封装较低或最低部分)的上方或朝上表面和封装顶部表面上的点之间的最大距离，该封装顶部表面上的点距离沿着z轴从封装座落或安置平面的朝上表面最远或相对于封装座落或安置平面的朝上表面最高。
图6示出了根据本发明公开的实施例，结合封装半导体装置光学检测所捕获的代表性多个2D侧壁图像。这种2D侧壁图像可以对应于、提供或定义封装半导体装置侧壁基板轮廓(SSP,Side Substrate Profile)。在各种实施例中，2D侧壁图像可以通过配置用于多面体、组件或封装检测的装置或系统而捕获，例如传统或商业上可获得的4面或5面检测装置，例如，美国专利编号9,816,938所描述的装置类型，或者类似或相似类型的装置，其本身全部内容通过引用并入本文。
图7A示意性地示出了根据本发明公开的实施例，通过底部表面3D成像或扫描过程、顶部表面3D成像或扫描过程及2D侧壁成像或扫描过程(例如，4面检测过程)生成特定信息、图像或数据集。对应于封装的3D BSP(例如，由DSP(x,y)值的阵列定义的)、3D TSP(例如，由TSP(x,y)值的阵列定义的)和SSP可以组合以形成3D合成图像，如上文所示，可以由该3D合成图像确定或计算TMT(x,y)值的阵列。
图7B根据本发明公开的实施例示意性地示出了将3D BSP、3D TSP和多个2D侧壁图像作为封装半导体置的SSP组合，以形成封装半导体装置的3D合成图像。该封装半导体装置的3D合成图像是，以相关领域普通技术人员容易理解的方式，基于3D BSP(x,y值)、3D TSP(x,y值)和SSP的物理封装半导体装置的实际3D形状的数字估计或重建。
图8A示出了根据本发明公开的实施例，用于代表性的11.5mm×13mm封装的3D合成图像生成的方面；以及图8B示出了用于对应于图8A代表性11.5mm×13mm封装3D合成图像的用于三个实际11.5mm×13mm装置的特定代表性图像和测量或评估结果。图8C示出了根据本发明公开的实施例用于七个实际11.5mm×13mm封装基于3D合成图像生成的特定数字评估或测量结果。
图9A示出了根据本发明公开的实施例，用于三个实际14mm×18mm封装的根据3D合成图像生成的代表性图像和测量或评估结果。图9B示出了根据本发明公开的实施例，用于七个实际14mm×18mm封装的基于3D合成图像生成的代表性评估或测量结果。
图10示出了对于参考或“黄金单元(Golden Unit)”封装，在(a)根据本发明公开的实施例基于3D合成图像生成的3D光学检测测量及(b)使用光学显微镜所进行的测量之间的测量比较。
关于用于生成物体3D合成图像和确定物体性质(如TPT和/或TMT性质、参数或值)的系统、装置或机器，根据本发明公开的基于该物体的性质，在各种实施例中特定的3D物体处理或光学检测平台、装置、机器或系统可以被配置用于执行3D物体顶部表面及底部表面检测过程或操作(例如，一个或多个部分顶部视图3D扫描过程；底部视图3D扫描过程、顶部表面曲率图像或图像数据集生成步骤；和/或底部表面曲率图像或图像数据集生成步骤)的一个或多个方面。特定的2D(和/或3D)物体处理或光学检测平台、装置或系统还可以被配置用于执行物体侧壁检测过程或操作(例如，部分物体侧壁扫描过程和物体侧壁图像或图像数据集的生成)的一个或多个方面。这种3D和2D物体处理或检测平台、装置、机器或系统，以相关领域普通技术人员容易理解的方式，可以在一组可程序化的、特定编程的或特别配置或架构的处理资源、单元或装置(例如，一个或多个微处理器、微控制器、特定配置的现场可程序化门阵列(FPGA(Field Programmable Gate Array)或可程序化逻辑设备(PLD,Programmable Logic Device)和/或状态机)的控制下操作。根据本发明公开的实施例由系统装置或机器获得、提供、生成或捕获的图像或图像数据集可以在一个或多个此类的处理资源上操作。因此，根据本发明公开的实施例，此类的处理资源可以用于在3D和2D图像数据集上操作以生成3D合成图像。根据本发明公开的实施例提供、生产、获得、生成或捕获的图像或图像数据集可以位于或存储在一个或多个类型的计算机可读取存储媒介中，例如一组计算机或电子内存和/或其它类型的数据存储装置(例如，晶体管型数据存储装置或非晶体管型数据存储装置)，该数据存储装置可以是传统的。根据本发明公开的实施例，操作程序指令集(例如，软件、韧体、微码)和/或硬件配置数据集，其管理或控制一个或多个部分系统或装置的操作和生成、分析或评估3D合成图像的程序处理资源的操作，也可以位于或存储在一个或多个计算机可读取存储媒介中。
取决于实施例细节，根据本发明公开的系统或装置，以相关领域技术人员容易理解的方式，可以被配置用于处理、传输及或成像放置在群组、联合或平行配置中个别或多个物体。
在代表性的实施例或实现中，系统、装置或机器被配置用于根据本发明公开的实施例的物体检测，其提供3D及2D物体成像、扫描或图像捕获能力并且其中包括多个处理平台，以上所述的是基于Hexa或Hexa的检测系统或机器，可以从新加坡SemiconductorTechnologies&Instruments Pte Ltd.(STI)公司获得。
图11是示意性方块图图示，其示出了根据本发明公开的实施例，用于生成物体3D合成图像及确定诸如TPT和/或TMT性质、参数或值的物体性质的系统、装置或机器10。在实施例中，系统10包括一组处理单元100；一组用户接口和/或输入-输出装置110(例如，一个或多个计算机或嵌入式系统键盘或小型键盘和显示设备)；被配置用于无线和/或有线型数据通讯的一组通讯单元和/或网络接口120；底部表面3D检测、成像或扫描平台或装置130(例如，包括3D扫描线轮廓生成装置或一组装置)；顶部表面3D检测、成像或扫描平台或装置140(例如，包括3D扫描线轮廓生成装置或一组装置)；侧壁检测、成像或扫描装置150；以及内存200。操作系统210、图像数据集内存、存储和/或数据库220及位于内存200内的各种软件模块或程序指令集。在代表性的实施例中，此类程序指令集包括至少一个程序指令集230，其被配置用于管理或控制由底部表面3D检测平台130执行的操作；至少一个程序指令集240，其被配置用于管理或控制由顶部表面3D检测平台140执行的操作；至少一个程序指令集250，其被配置用于管理或控制由侧壁检测平台150执行的操作；至少一个程序指令集260，其被配置用于生成3D合成图像；至少一个程序指令集270，其被配置用于生成诸如如上描述的TPT和/或TMT值；以及可能至少一个程序指令集280，其基于生成的3D合成图像和/或对应于3D合成图像的TPT和/或TMT值而被配置用于分析、评估或特性化物体特性或性质。
在上文的描述中，根据本发明公开的特定的实施例，已经描述了非限定的代表性例示系统、次系统、装置、设备、装置及过程。相关领域普通技术人员容易理解，可以对上文描述的实施例的特定形式、配置和/或结构进行修正，而不会违背根据本发明公开的实施例的范畴，本发明公开由下列权利要求限定。

Claims (18)

1.一种用于物体3D检测的方法，每个物体包括主体，所述主体具有顶部表面，底部表面和在z轴方向上在所述物体顶部表面和底部表面之间垂直延伸的多个侧壁，所述方法包括：
当(a)物体顶部表面自由地放置在第一物体安置表面上，并且所述物体不受除重力之外的外部压缩力，或(b)所述物体顶部表面由第一抽吸尖端通过抽吸力保持，并且避免所述物体顶部表面相对于不同于所述第一抽吸尖端的第一参考结构的强制压缩时，捕获所述物体底部表面3D轮廓图像并生成相应的底部表面3D轮廓图像数据集；
当(c)所述物体底部表面自由地放置在第一或第二物体安置表面上，并且所述物体不受除重力之外的外部压缩力，或(d)所述物体底部表面由所述第一抽吸尖端或第二抽吸尖端通过抽吸力保持，并避免所述物体底部表面相对于不同于所述第二抽吸尖端的所述第一参考结构及第二参考结构的每一个的强制压缩时，捕获所述物体顶部表面3D轮廓图像并生成相应的顶部表面3D轮廓图像数据集；
捕获所述物体的多个侧壁图像并生成对应的侧壁图像数据集；和
基于或使用所述底部表面3D轮廓图像数据集，所述顶部表面3D轮廓图像数据集和所述侧壁图像数据集，生成对应于3D数字重建或物体估计的3D合成图像数据集。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过在所述物体底部表面区域上执行的底部表面3D扫描线成像过程来生成所述底部表面3D轮廓图像数据集，并且通过在物体顶部表面区域上执行的顶部表面3D扫描线成像过程来生成所述顶部表面3D轮廓图像数据集。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一物体安置表面相对于所述物体顶部表面和所述底部表面中的至少一个表面区域是平面的，和/或所述第二物体安置表面相对于所述物体的顶部表面和底部表面中的至少一个表面区域是平面的。
4.根据权利要求1所述的方法，或者权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，在捕获所述物体顶部表面3D轮廓图像期间，(a)物体顶部表面自由地搁置在第一物体安置表面上，并且物体不受除重力之外的外部压缩力，以及在捕获物体底部表面3D轮廓图像期间，(c)物体底部表面自由地放置在第一或第二物体安置表面上，并且物体不受除重力之外的外部压缩力。
5.根据权利要求1所述的方法，或者权利要求1-3中任一项所述的方法，其中：
当捕获3D底部表面轮廓时，(a)在捕获所述物体底部表面3D轮廓图像期间，所述物体顶部表面自由地放置在所述第一物体安置表面上，并且所述物体不受除重力之外的外部压缩力，以及当捕获3D顶部表面轮廓时，(d)所述物体底部表面由所述第一或第二抽吸尖端通过抽吸力保持，并避免所述物体底部表面相对于第一参考结构及第二参考结构的每一个的强制压缩；或者
当捕获3D底部表面轮廓时，(b)所述物体顶部表面由所述第一抽吸尖端通过抽吸力保持，并且避免所述物体顶部表面相对于第一参考结构的强制压缩，以及当捕获3D顶部表面轮廓时，(c)所述物体底部表面自由地放置在第一安置结构和第二安置结构中的一个上。
6.根据权利要求1所述的方法，或者权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述物体包括封装半导体装置，并且当所述物体位于具有相对于半导体工业的标准化设计并且用于存储或运输封装半导体装置的载体、平台或介质中时，捕获所述物体顶部表面3D轮廓图像和所述物体底部表面3D轮廓图像中的一个。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述标准载体、平台或介质包括被配置用于承载预定尺寸的封装半导体装置的工业标准托盘，工业标准船或工业标准带结构之一。
8.根据权利要求1所述的方法，或者其中权利要求1-7中任一项所述的方法，其中生成所述3D合成图像数据集包括生成底部表面曲率图像数据集和顶部表面曲率图像数据集中的每一个。
9.根据权利要求7所述的方法，其中生成所述底部表面曲率图像数据集包括：
数字地确定(x，y)值的阵列，其定义对应于所述物体的物理底部表面的参考底部表面平面；和
对于所述参考底部表面平面内的(x，y)值阵列中的每个(x，y)值，数字地确定底部表面3D轮廓图像数据集和参考底部表面平面之间的z轴偏差。
10.根据权利要求8所述的方法，还包括对于每个(x，y)值，将所述底部表面3D轮廓图像数据集和所述底部表面参考平面之间的z轴偏差存储为底部表面轮廓(BSP)数据集，所述底部表面轮廓数据集包括对应于相对于z轴的物理物体顶部表面非均匀性的底部表面轮廓值的(x,y)阵列。
11.根据权利要求9所述的方法，其中生成所述顶部表面曲率图像数据集包括：
数字地确定(x，y)值的阵列，其定义对应于所述物体的物理顶部表面的参考顶部表面平面；和
对于所述参考底部表面平面内的(x,y)值阵列中的每一个(x,y)值，数字地确定顶部表面3D轮廓图像数据集和参考底部表面平面之间的z轴偏差。
12.根据权利要求10所述的方法，还包括对于每一个(x,y)值，将所述顶部表面3D轮廓图像数据集及所述顶部表面参考平面之间的z轴偏差存储为顶部表面轮廓(TSP,TopSurface Profile)数据集，所述顶部表面轮廓数据集包括对应于相对于z轴的所述物理物体顶部表面非均匀性的顶部表面轮廓值的(x,y)阵列。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，生成所述3D合成图像数据集还包括：将所述BSP数据集、所述TSP数据集和所述侧壁图像数据集相对于彼此数字化对准或暂存，以及将所述数字化对准或暂存的BSP数据集、TSP数据集及侧壁数据集拼接在一起。
14.根据权利要求11所述的方法，还包括生成真实物体主体厚度(TOMBT)数据集，其中任何给定的TOMBT(x，y)值表示在所述3D合成图像内特定的(x，y)点处所述TSP和BSP之间的z轴距离。
15.根据权利要求1所述的方法，或者权利要求1-14中任一项所述的方法，还包括通过分析所述物体底部表面的3D轮廓图像和所述物体顶部表面的3D轮廓图像来确定整体物体厚度(TOT,Total Object Thickness)值；以及确定在所述物体底部表面的3D轮廓图像中的最低物理物体结构与所述物体顶部表面的3D轮廓图像中的最高物理物体结构之间的最大z轴距离。
16.一种用于物体3D检测的系统，其中每个物体包括主体，所述主体具有顶部表面，底部表面和在z轴方向上在所述物体的顶部表面和底部表面之间垂直延伸的多个侧壁，所述系统包括：
一组3D物体成像或扫描平台，其被配置用于成像或扫描每一个所述物体底部表面和物体顶部表面，并分别通过以下方式生成3D物体底部表面数据集和3D物体顶部表面数据集：
(i)当(a)所述物体顶部表面自由地放置在第一物体安置表面上并且不受除重力之外的外部压缩力，或者(b)所述物体顶部表面由第一抽吸尖端通过抽吸力保持，并且避免了所述物体顶部表面相对于不同于所述第一抽吸尖端的第一参考结构的强制压缩时，捕获所述物体底部表面的3D轮廓图像并生成对应的底部表面3D轮廓图像数据集；以及
(ii)当(c)所述物体底部表面自由地放置在所述第一物体安置表面或第二物体安置表面上并且不受除重力之外的外部压缩力，或者(d)所述物体底部表面由所述第一抽吸尖端或或第二抽吸尖端通过抽吸力保持，并且避免所述物体底部表面相对于不同于所述第二抽吸尖端的第一参考结构及第二参考结构的每一个的强制压缩时，捕获所述物体顶部表面的3D轮廓图像并生成对应的顶部表面3D轮廓图像数据集；
物体侧壁扫描平台，其被配置用于成像或扫描多个物体侧壁；
至少一个处理单元；和
存储器，其存储一组程序指令，所述程序指令被配置为基于或使用所述底部表面3D轮廓图像数据集、顶部表面3D轮廓图像数据集及侧壁图像数据集而生成对应的所述物体3D数字重建或估计的3D合成图像数据集。
17.根据权利要求16所述的系统，其中所述一组3D物体成像或扫描平台包括至少一个3D扫描线轮廓成像装置。
18.根据权利要求16或17所述的系统，其中所述物体侧壁扫描平台包括被配置用于同时成像或扫描多个物体侧壁的装置。
CN201880009830.7A 2017-02-08 2018-02-08 用于生成物体的3d合成图像并基于该3d合成图像确定物体特性的方法和系统 Pending CN110249215A (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762456258P 2017-02-08 2017-02-08
US62/456,258 2017-02-08
US201762610236P 2017-12-25 2017-12-25
US62/610,236 2017-12-25
PCT/SG2018/050054 WO2018147804A1 (en) 2017-02-08 2018-02-08 Method system for generating 3d composite images of objects and determining object properties based thereon

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110249215A true CN110249215A (zh) 2019-09-17

Family

ID=63037948

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880009830.7A Pending CN110249215A (zh) 2017-02-08 2018-02-08 用于生成物体的3d合成图像并基于该3d合成图像确定物体特性的方法和系统

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10504761B2 (zh)
EP (1) EP3580730B1 (zh)
JP (1) JP7227128B2 (zh)
KR (2) KR20230025927A (zh)
CN (1) CN110249215A (zh)
PT (1) PT3580730T (zh)
TW (1) TWI771363B (zh)
WO (1) WO2018147804A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10734340B2 (en) * 2018-05-15 2020-08-04 Camtek Ltd. Height measurements of conductive structural elements that are surrounded by a photoresist layer
DE102019102484A1 (de) * 2019-01-31 2020-08-06 Carl Zeiss Smt Gmbh Verarbeitung von dreidimensionalen Bilddatensätzen
KR102177878B1 (ko) * 2019-03-11 2020-11-12 현대모비스 주식회사 영상 처리 장치 및 방법
TWI724897B (zh) * 2020-05-14 2021-04-11 財團法人工業技術研究院 應變量測方法及應變量測裝置

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050255610A1 (en) * 2002-06-11 2005-11-17 Shin-Etsu Handotai Co Ltd Semiconductor wafer shape evaluating method and shape evaluating device
JP2007171149A (ja) * 2005-12-21 2007-07-05 Nippon Electro Sensari Device Kk 表面欠陥検査装置
JP2008085023A (ja) * 2006-09-27 2008-04-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd ３次元撮像装置および撮像方法、部品実装装置
WO2010142929A1 (en) * 2009-06-11 2010-12-16 Toshiba Research Europe Limited 3d image generation
CN103292697A (zh) * 2013-05-27 2013-09-11 深圳先进技术研究院 一种三维扫描系统
CN104091766A (zh) * 2009-01-13 2014-10-08 联达科技设备私人有限公司 检测晶片的系统和方法
CN104221053A (zh) * 2012-02-08 2014-12-17 苹果公司 形状反射器和表面轮廓映射
US20150060669A1 (en) * 2013-07-16 2015-03-05 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Three-Dimensional Semiconductor Image Reconstruction Apparatus and Method
CN106062509A (zh) * 2013-11-20 2016-10-26 联达科技设备私人有限公司 用于选择性地检验部件侧壁的装置和方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6830189B2 (en) * 1995-12-18 2004-12-14 Metrologic Instruments, Inc. Method of and system for producing digital images of objects with subtantially reduced speckle-noise patterns by illuminating said objects with spatially and/or temporally coherent-reduced planar laser illumination
US7230239B2 (en) * 2003-06-13 2007-06-12 Hitachi High-Technologies Corporation Apparatus for inspecting three dimensional shape of a specimen and method of watching an etching process using the same
WO2008020899A2 (en) * 2006-04-17 2008-02-21 Cdm Optics, Inc. Arrayed imaging systems and associated methods
KR20080015363A (ko) * 2006-08-14 2008-02-19 야마하 가부시키가이샤 웨이퍼 및 반도체 소자의 검사 방법 및 장치
SG164292A1 (en) * 2009-01-13 2010-09-29 Semiconductor Technologies & Instruments Pte System and method for inspecting a wafer
WO2015145687A1 (ja) * 2014-03-27 2015-10-01 富士機械製造株式会社 部品実装機の部品認識システム
US10697908B2 (en) * 2015-06-01 2020-06-30 Xwinsys Ltd. Metrology inspection apparatus
US9859139B2 (en) * 2015-07-14 2018-01-02 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. 3D IC bump height metrology APC
US10338002B1 (en) * 2016-02-01 2019-07-02 Kla-Tencor Corporation Methods and systems for selecting recipe for defect inspection

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050255610A1 (en) * 2002-06-11 2005-11-17 Shin-Etsu Handotai Co Ltd Semiconductor wafer shape evaluating method and shape evaluating device
JP2007171149A (ja) * 2005-12-21 2007-07-05 Nippon Electro Sensari Device Kk 表面欠陥検査装置
JP2008085023A (ja) * 2006-09-27 2008-04-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd ３次元撮像装置および撮像方法、部品実装装置
CN104091766A (zh) * 2009-01-13 2014-10-08 联达科技设备私人有限公司 检测晶片的系统和方法
WO2010142929A1 (en) * 2009-06-11 2010-12-16 Toshiba Research Europe Limited 3d image generation
CN104221053A (zh) * 2012-02-08 2014-12-17 苹果公司 形状反射器和表面轮廓映射
CN103292697A (zh) * 2013-05-27 2013-09-11 深圳先进技术研究院 一种三维扫描系统
US20150060669A1 (en) * 2013-07-16 2015-03-05 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Three-Dimensional Semiconductor Image Reconstruction Apparatus and Method
CN106062509A (zh) * 2013-11-20 2016-10-26 联达科技设备私人有限公司 用于选择性地检验部件侧壁的装置和方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP7227128B2 (ja) 2023-02-21
KR20190107140A (ko) 2019-09-18
US20180226283A1 (en) 2018-08-09
EP3580730A4 (en) 2020-12-23
US10504761B2 (en) 2019-12-10
EP3580730B1 (en) 2022-07-20
WO2018147804A1 (en) 2018-08-16
TWI771363B (zh) 2022-07-21
PT3580730T (pt) 2022-08-24
EP3580730A1 (en) 2019-12-18
TW201830546A (zh) 2018-08-16
JP2020508500A (ja) 2020-03-19
KR20230025927A (ko) 2023-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110249215A (zh) 用于生成物体的3d合成图像并基于该3d合成图像确定物体特性的方法和系统
US9704232B2 (en) Stereo vision measurement system and method
US7742635B2 (en) Artifact mitigation in three-dimensional imaging
US20060098861A1 (en) Image analysis method, apparatus and software
CN106017325B (zh) 一种改进的复杂表面和不规则物体体积的非接触光学测量方法
US20150024337A1 (en) Voxel level new information updates using intelligent weighting
CN108982513B (zh) 一种基于线激光扫描的高精度三维连接器针脚缺陷检测方法
KR20120035115A (ko) 반도체 장치의 검사 방법
US11953312B2 (en) System and method of object inspection using multispectral 3D laser scanning
CN110487189A (zh) 平坦度检测方法、平坦度检测装置及平坦度检测程序
JP2002213929A (ja) 半導体パッケージの３次元視覚検査方法及び装置
US9011127B2 (en) Method and system for determining and dispensing resin for a compression molding process flow
JP3227434U (ja) 電子部品ハンドリング装置及び電子部品試験装置
CN109219730B (zh) 使用多视图立体视觉进行引脚角度检查的系统和方法
CN108663611A (zh) 一种基板测试系统
US6028319A (en) Calibration standard for lead configurations and method of using
US7218770B2 (en) Ball grid array modeling for inspecting surface mounted devices
CN113129255A (zh) 检测包裹的方法、计算设备、系统及存储介质
CN209559112U (zh) 一种太阳能电池硅片翘曲度检测装置
CN206876247U (zh) 一种体积测量仪
KR100885481B1 (ko) 착지 평면 기반의 들뜸 측정 방법
CN109764990A (zh) 一种用模切机压力测试装置检测模切压力的方法
CN113836489A (zh) 球栅阵列的缺陷分析方法与设备
US7158663B2 (en) Method for measuring confidence of ball grid array model in surface mounted devices
Yoon et al. An Automated Detection Method of Solder Joint Defects Using 3D Computed Tomography for IC Package Inspection

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination