CN214702138U - 一种测量微凸点高度的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种测量微凸点高度的装置，该装置包括：照明模块、成像模块和运动平台；照明模块包括：光投射器、准直透镜、投影套筒透镜、投影狭缝和投影物镜；投影狭缝位于投影物镜和投影套筒透镜的焦平面位置；成像模块包括：相机、成像套筒透镜、成像狭缝、成像物镜和孔径光阑；成像狭缝位于成像物镜和成像套筒透镜的焦平面位置。本实用新型提供的照明模块能够投射高亮高均匀性的高质量平行光束，满足高速动态测量过程中所需成像光照以及视场范围内光束分布一致性；本实用新型提供的成像模块能够有效增大显微测量景深，并提高成像质量，保证微凸点高度计算准确性。

Description

一种测量微凸点高度的装置

技术领域

本公开涉及光学测量领域，具体涉及一种测量微凸点高度的装置。

背景技术

目前测量微凸点高度和共面性检测的方法主要有共聚焦法和干涉法以及视觉测量方法。共聚焦和干涉法测量精度可达纳米级，适用于单点微凸点检测，但是由于其测量效率极低，一般用于抽检。视觉测量方法一般通过标定结构光和相机空间坐标位置关系来测量芯片微凸点高度该方法一般针对高度为100微米以上的微凸点。当微凸点高度为100微米以下时，由于其光条难以压缩至相对于微凸点高度可以忽略的宽度，因此，常规的线结构光方法中提取光条中心位置已经不能作为计算微凸点高度的基准。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

针对现有技术的上述不足，本实用新型的主要目的在于提供一种测量微凸点高度的装置，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

(二)技术方案

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种测量微凸点高度的装置，所述微凸点附着于衬底上，所述衬底上附着有至少一个所述微凸点，衬底固定在运动平台上，该装置包括：

照明模块、成像模块和上述运动平台；

上述照明模块产生的光束经上述衬底反射后形成反射光束，上述反射光束进入上述成像模块；

上述照明模块包括：光投射器、准直透镜、投影套筒透镜、投影狭缝和投影物镜；

上述光投射器发出的光束依次经过上述准直透镜、上述投影套筒透镜、上述投影狭缝和上述投影物镜；

上述投影狭缝位于上述投影物镜和上述投影套筒透镜的焦平面位置；

上述成像模块包括：相机、成像套筒透镜、成像狭缝、成像物镜和孔径光阑；

上述反射光束进入上述成像模块后依次经过上述孔径光阑、上述成像物镜、成像狭缝、成像套筒透镜和相机；

上述成像狭缝位于上述成像物镜和上述成像套筒透镜的焦平面位置。

优选地，上述孔径光阑位于上述成像物镜和上述套筒透镜的焦平面处。

优选地，上述装置还包括：控制和运算中心、基座和用户操作中心。

优选地，上述照明模块和上述成像模块固定在上述基座上，上述照明模块和上述成像模块沿预设的运动方向运动。

优选地，上述控制和运算中心和上述照明模块、成像模块、用户操作中心相连接。

优选地，上述基座上设置有气浮导轨，上述运动平台通过上述气浮导轨在上述基座上运动。

优选地，上述基座的材料包括大理石。

优选地，上述基座通过隔振材料与安装表面连接。

优选地，上述孔径光阑的形状和投射在衬底上的光束的形状相同。

优选地，若上述光束为线形光束，则上述孔径光阑的形状为矩形；

若上述光束为圆形光束，则上述孔径光阑的形状为圆形。

(三)有益效果

(1)本实用新型提供的照明模块能够投射高亮高均匀性的高质量平行光束，满足高速动态测量过程中所需成像光照以及视场范围内光束分布一致性；本实用新型提供的成像模块能够有效增大显微测量景深，并提高成像质量，保证微凸点高度计算准确性。

(2)本实用新型提供的测量装置采用基座与运动平台隔震连接并通过气浮运动平台，有效隔离震动，同时减小温湿压对实验精度造成的影响，保证测量的准确性和鲁棒性。

(3)本实用新型测量装置适用于测量各种类型的微凸点高度，能够满足芯片封装过程中微凸点检测需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型中的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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附图。

图1为本实用新型一实施例提供的一种测量微凸点高度的装置的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例提供的一种测量微凸点高度的装置的照明模块的结构示意图；

图3为本实用新型一实施例提供的一种测量微凸点高度的装置的成像模块的结构示意图。

附图标记说明

1 照明模块 2 成像模块 3 衬底

4 运动平台 5 基座 6 控制传输线

7 控制和运算中心 8 数据传输线 9 用户操作中心

101 光投射器 102 准直透镜 103 投影套筒透镜

104 投影狭缝 105 投影物镜 201 相机

202 成像套筒透镜 203 成像狭缝 204 成像物镜

205 孔径光阑

具体实施方式

为使本实用新型的目的、特征、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

图1为本实用新型一实施例提供的一种测量微凸点高度的装置的结构示意图，如图1所示，在本实用新型一实施例中，微凸点附着于衬底3上，衬底3上附着有至少一个微凸点，衬底3固定在运动平台4上，该装置包括：照明模块1、成像模块2和运动平台4。上述照明模块1产生的光束经上述衬底3反射后形成反射光束，上述反射光束进入上述成像模块2。

在本实用新型一实施例中，运动平台4，用于固定衬底3并带动上述衬底3按预设轨迹运动；照明模块1，用于产生平行光束，上述平行光束照射到上述微凸点上，经上述微凸点反射后形成反射光束；成像模块2，用于采集上述反射光束，并根据上述反射光束生成图像；控制和运算中心 7，用于控制上述照明模块1和上述成像模块2的工作参数，以及获取上述图像，并根据上述图像计算上述微凸点的高度。

图2为本实用新型一实施例提供的一种测量微凸点高度的装置的照明模块的结构示意图，如图2所示，上述照明模块1包括：光投射器101、准直透镜102、投影套筒透镜103、投影狭缝104和投影物镜105。上述光投射器101发出的光束依次经过上述准直透镜102、上述投影套筒透镜103、上述投影狭缝104和上述投影物镜105；上述投影狭缝104位于上述投影物镜105和上述投影套筒透镜103的焦平面位置。

在本实用新型一实施例中，光投射器101用于发出光束；准直透镜102 用于将光投射器101发出的光束变换成平行光束。

在本实施例中，在测量过程中，光投射器101发出光束，光束经过准直透镜102后得到平行光束，然后平行光束经过投影套筒透镜103投射在投影狭缝104上，上述平行光束经过投影狭缝104后成为窄的平行光束，最后上述窄的平行光束通过投影物镜105投射在衬底3的表面。

图3为本实用新型一实施例提供的一种测量微凸点高度的装置的成像模块的结构示意图，如图3所示，上述成像模块2包括：相机201、成像套筒透镜202、成像狭缝203、成像物镜204和孔径光阑205。上述反射光束进入上述成像模块2后依次经过上述孔径光阑205、上述成像物镜204、成像狭缝203、成像套筒透镜202和相机201。

在本实用新型一实施例中，在测量过程中，照明模块1产生的平行光束经衬底3的表面反射后到达，进入孔径光阑205后到达成像物镜204，经成像物镜204后投射在成像狭缝203上，经过成像狭缝203最后到达成像套筒透镜202在相机201中成像。

在本实用新型一实施例中，上述孔径光阑205位于上述成像物镜204 和上述套筒透镜202的焦平面处。

如图1所示，在本实用新型一实施例中，该测量微凸点高度的装置还包括：基座5、控制传输线6、控制和运算中心7、数据传输线8和用户操作中心9。

在本实施例中，运动平台4位于基座5上，衬底3固定在运动平台4 上，照明模块1通过控制传输线6和控制和运算中心7相连接，成像模块 2通过数据传输线8和控制和运算中心7相连接，控制和运算中心7和用户操作中心9相连接。

在本实用新型一实施例中，用户操作中心9对控制和运算中心7传送的微凸点的高度进行显示，以便用户知晓测量结果。

在本实施例中，用户操作中心9将控制和运算中心7计算的衬底3上的微凸点的高度进行显示，方便用户查阅以及及时知晓测量结果。

在本实用新型一实施例中，上述照明模块1和上述成像模块2固定在上述基座5上，上述照明模块1和上述成像模块2沿预设的运动方向运动。

在本实施例中，照明模块1和成像模块2安装在基座5上，可以上下运动，调整照明模块1、成像模块2和运动平台4之间的距离。

在本实用新型一实施例中，上述控制和运算中心7和上述照明模块1、成像模块2、用户操作中心9相连接。

在本实用新型一实施例中，控制和运算中心7控制光投射器101的功率、工作距离等参数，并且控制相机201的采集模式、采集帧率等参数，同时负责获取成像模块2得到的图像，并对图像进行处理，计算得到微凸点的高度，并将微凸点的高度传送至用户操作中心9。

在本实施例中，控制和运算中心7可以控制照明模块1中的光投射器 101的相关工作参数，以及控制成像模块2中的相机201的相关工作参数，通过控制这些工作参数可以使成像模块2中得到的图像清晰，便于根据图像计算衬底3上的微凸点的高度。

在本实用新型一实施例中，上述基座5上设置有气浮导轨，上述运动平台4通过上述气浮导轨在上述基座5上运动。上述基座5的材料包括大理石。上述基座5通过隔振材料与安装表面连接。

在本实施例中，上述基座5的材料包括大理石，上述基座5通过隔振材料与安装表面连接，同时在基底5上加工有高精度气浮导轨，运动平台 4可以通过气浮导轨在基座5上运动，气浮导轨可以保证运动平台4的隔振性能和高精度定位。

在本实用新型一实施例中，上述孔径光阑205的形状和投射在衬底3 上的光束的形状相同。若上述光束为线形光束，则上述孔径光阑205的形状为矩形；若上述光束为圆形光束，则上述孔径光阑205的形状为圆形。

在本实施例中，孔径光阑205安装在成像物镜204之前，孔径光阑205 的形状与投射在衬底3的表面的结构光束形状相同，如果光束为线光条，该孔径光阑205为矩形光阑，如光束为圆形光束，该孔径光阑205为圆形光阑，孔径光阑205用于限制除光束反射光之外的光线进入成像系统2，同时增大成像景深。

在本实施例中，孔径光阑205安装在成像物镜204和成像套筒透镜202 的焦平面处，孔径光阑205用于提高成像质量。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，本领域技术人员可以理解，本实用新型的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合或/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本实用新型中，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种测量微凸点高度的装置，所述微凸点附着于衬底(3)上，所述衬底(3)上附着有至少一个所述微凸点，所述衬底(3)固定在运动平台(4)上，其特征在于，包括：照明模块(1)、成像模块(2)和所述运动平台(4)；

所述照明模块(1)产生的光束经所述衬底(3)反射后形成反射光束，所述反射光束进入所述成像模块(2)；

所述照明模块(1)包括：光投射器(101)、准直透镜(102)、投影套筒透镜(103)、投影狭缝(104)和投影物镜(105)；

所述光投射器(101)发出的光束依次经过所述准直透镜(102)、所述投影套筒透镜(103)、所述投影狭缝(104)和所述投影物镜(105)；

所述投影狭缝(104)位于所述投影物镜(105)和所述投影套筒透镜(103)的焦平面位置；

所述成像模块(2)包括：相机(201)、成像套筒透镜(202)、成像狭缝(203)、成像物镜(204)和孔径光阑(205)；

所述反射光束进入所述成像模块(2)后依次经过所述孔径光阑(205)、所述成像物镜(204)、成像狭缝(203)、成像套筒透镜(202)和相机(201)；

所述成像狭缝(203)位于所述成像物镜(204)和所述成像套筒透镜(202)的焦平面位置。

2.根据权利要求1所述的测量微凸点高度的装置，其特征在于，所述孔径光阑(205)位于所述成像物镜(204)和所述套筒透镜(202)的焦平面处。

3.根据权利要求1所述的测量微凸点高度的装置，其特征在于，所述装置还包括：控制和运算中心(7)、基座(5)和用户操作中心(9)。

4.根据权利要求3所述的测量微凸点高度的装置，其特征在于，所述照明模块(1)和所述成像模块(2)固定在所述基座(5)上，所述照明模块(1)和所述成像模块(2)沿预设的运动方向运动。

5.根据权利要求3所述的测量微凸点高度的装置，其特征在于，所述控制和运算中心(7)和所述照明模块(1)、成像模块(2)、用户操作中心(9)相连接。

6.根据权利要求3所述的测量微凸点高度的装置，其特征在于，所述基座(5)上设置有气浮导轨，所述运动平台(4)通过所述气浮导轨在所述基座(5)上运动。

7.根据权利要求3所述的测量微凸点高度的装置，其特征在于，所述基座(5)的材料包括大理石。

8.根据权利要求3所述的测量微凸点高度的装置，其特征在于，所述基座(5)通过隔振材料与安装表面连接。

9.根据权利要求1所述的测量微凸点高度的装置，其特征在于，所述孔径光阑(205)的形状和投射在衬底(3)上的光束的形状相同。

10.根据权利要求9所述的测量微凸点高度的装置，其特征在于，若所述光束为线形光束，则所述孔径光阑(205)的形状为矩形；

若所述光束为圆形光束，则所述孔径光阑(205)的形状为圆形。

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