TWI247120B - Inspecting an array of electronic components - Google Patents
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Description
1247120 _案號 93102985__年月日_修正_ 五、發明說明（1) , 【發明所屬之技術領域】 ♦ 本發明涉及一種檢測電子元件（i n s p e c t i n g electronic components)的方法和裝置，如其上貼裝有 積體電路（nICsn )的半導體基板（semiconductor substrates )，本發明尤其涉及一種應用掃描技術 (scanning techniques)的自動化檢測裝置。這種電子元 件包括但不限於半導體晶粒（d i c e)和引線框（1 e a d f r a m e) 封裝件，其容置於半導體I C封裝件的封裝中。 【先前技術】 • 在I C封裝件的典型封裝過程中，例如無引線四方扁平 (Quad Flatpack No-lead:nQFNn )或球栅陣列（Ball-Grid Array:nBGAn )封裝件，大量的灌封 (encapsulated ) 1C封裝件通常排列於基板的單一帶體 (single strip)上，然後這些每個封裝件在分離程序 (singulation process)中被分開。在分離之前或之 後，該灌封封裝件應該被檢測，以檢查結構上的或其他的 毛病，如引線共面性（1 ead cop 1 anar i ty )(針對引線封 裝件而言）和以模塑混合物（mo 1 ded compound )形式存 #的缺陷。該缺陷可影響I C封裝件的性能。 這種檢測可通過人工手工操作檢查封裝件的缺陷來完 成，但是不理想。為了提高檢測速度和避免人工檢查引起 的錯誤’可使用光學方法（〇 p t i c a 1 m e a n s )進行I C封裝 件的自動檢測。一種實例是PCT公開號WO 00/33027所述 的"一種高速地傳輸、檢測和測量物件及表面細節 1247120 案號 93102985 五、發明說明（2) . (surf ace detai Is )的裝置與方法π ，其公開了： 一磋用 於物件或者有引線物件（leaded ob jects)，如分離的積體 電路封裝件檢測的裝置，該裝置包含有··俯視圖成象感應 器（top view imaging sensors)以進行俯視圖檢測和進 行側面檢測’三角形形狀的轨道（t r a c k )，支樓封裝件的 座體，該三角形的頂點以倒置的金字塔（丨n v e r t pyramid )形式置放。首先，該處描述的裝置檢測了位於 延伸軌道上（elongated track)的分離後的1C封裝件， 該執道是=斜的以便於重力饋送（gravity feed)和物件 ^勺移動咼速/袞简（r〇Hers)和停止器（st〇pper)被用於ic 子，件相互間的分離。而且，在丨c封裝件的運送路徑的下 有反射面（reflectlve surfaces)，以從不同的角 又（P e r s p e c t i v e s )來檢測封裝件。 齙ΐΐΐ種方法存在大量問題。由於“封裝件已經被分 理更加困難。隨著Ic封 。 隨之增加。這樣的一個者 j 難度 精巧姓構，以八& >•貝例疋必須使用重力和高速滾筒的 它們基板的組成部>，如各ί件當适些1c封裝件仍然是 時，能夠檢查它們是有利二匕們仍然在沒有分離的基板上 分效益，*其由於IC封裝件i ::重f法更加高效和更有成 被分離後’單獨地處‘變得更加小型’它們-旦 而且，需要反射面？困難。 和執道上封裝件的力風 先π明（strobe lighting)
第6頁 個封裝件的精確測量:同_的相對複雜的結合，以得到每 封裝件整個表面的=域這種現有技術使用一種拍攝 二~像機 Urea array 1247120
earnera ^ 疋顯而易見的。該區域陣列攝像機的檢測清咖度 文到，攝像機解析度的限制，當待檢查結構的寬度增大 ===解析度可能不夠。使用一種線性或直線攝像機能 晰度，從而獲得增長的生產帛。其在不需要完全 的改、平堂（“π Stati〇n )的同時，從速度和清晰度 的改進上就獲取了額外的好處。 【發明内 因此 的改良裝 &技術前述 過程中沒 提供的方 本發明一 有：掃描 的圖像， 檢測電子 元件的至 所述的表 | 參閱 述本發明 本發明的 容】 ’本發 置，如 的-jtb 有被分 法和裝 方面提 裝置， 藉以檢 元件陣 少一個 面。 後附的 是彼方 限制， 明的 其上 缺點 離， 置能 供一 其用 測所 列的 表面 目的 形成 〇更 仍然 夠檢 種檢 於捕 述的 方法 的圖 在於通 有1C封 加有益 是它們 測該I C 測電子 獲每一 表面。 ，該方 像，藉 過提供 裝件的 的是， 基板的 封裝件 元件陣 單個元 本發明 法包含 以使用 描述本發 便的。附 本發明的 明實施例的附 圖和相關的描 特點限定在權 一種檢測電子元件 基板，以克服現有 當I c封裝件在封裝 一部分時，本發明 〇 列的裝置，其包含 件的至少一個表面 另一方面提供一種 有·捕獲每一單個 一掃描裝置來檢測 圖’隨後來詳細描 述不能理解成是對 利要求書中。 【實施方式】
1247120 -—^ 93102985 年月日 佟丨下 五、發明說明（4) '~&--- 體）益件之類的微電子元件的典型後端封裝（back-end p二1，J f序流程圖。值得注意的是所述的程序流程 圖疋不範性的，因此在其他使用中一些步驟可以被省略或 :晋添：或合併或分離。實際的使用也可能脫離該依賴於基 板、日日粒和封裝類型的特性的流程。 a、電子封裝件中所使用的半導體晶粒 js^nnconductor dice )通常以晶圓（wafer ) 3〇 的形式 驻坐’ί挪ί晶粒鍵合程序（Die B〇nding Process ) 31貼 A半V體μ粒到基板以前，在晶粒分類程序（D i e
Porting Pr〇cess ) 39a中，晶粒可能進行有關電學的、光 學的和視覺的檢測以分類和分等級（classificati〇n技以 grade sort ing )，並傳送到不同的和它們等級類型一致 的容器中。然後，帶有相同等級晶粒的容器將被輸送到晶 粒鍵合機（die bonder)進行晶粒鍵合程序31。晶粒分類 程序39a確保在相同的電子裝配中只使用類似特性的哭 件。 c、和晶粒分類程序39a相類似，在晶圓映射程序 (Wafer Mapping Process )391)中，晶圓3〇 上的晶粒可能 gt行有關電學的、光學的和視覺的檢測以分類和分等級， 但是代替被傳送到不同的容器以進行不同的分級，該分級 資訊被存儲在電腦文件中。然後，該晶圓3〇和包含有分級 資訊的電腦文件將被輸入到晶粒鍵合程序31中的晶粒鍵合 機。該晶粒鍵合機將根據需要拾取和鍵合所需級別的晶 粒0
第8頁 1247120 ___ 案號 93102985_年月日___ 五、發明說明（5) d、 對一些封裝類型如倒裝晶片（f 1 i p c h i p s )而 言’存在柱形凸起程序（Stub Bumping Process )39e， 其中’凸點（bumps)通過凸起裝置（Bumping machine) 形成於晶圓30上晶粒的輸入/輸出盤（pads )上，以形成 電氣接觸。 e、 在晶粒鍵合程序3 1中，晶粒從晶圓30處被傳送及 由黏合劑材料（adhes i ve mat er i a 1 )接合到基板（例如 引線框）。 ί、在晶粒鍵合程序3 1之後，該黏合劑在固化程序 (Curing Process ) 32 通過爐固化。 鲁 g、然後在導線鍵合程序（Wire Bonding Process) 3 3中’在晶粒的輸入/輸出盤和基板上的接點 (contacts )(例如引線）之間進行導線鍵合，以形成電 氣連接。 h、 在灌封程序（Encapsulation Process) 34 中， 使用模塑材料（molding mater ial )將基板密封，以形成 一保護性的外套。 i、 對一些封裝類型如球栅陣列（” BGA” ： Ba丨丄一 Grid-Arrays )而言，在灌封程序34之後，在焊球置放程 (Ball Placement Process) 39c 中焊錫球（s〇ider ba 1 1 s )和黏合劑被放置在基板的器件上以形成電氣接 點’然後在固化程序3 9d通過爐固化。 j、其次在刻印程序（Marking Process) 35中，在 電子器件表面印刷或者鐳射刻印一標記（例如產品號和標 識語Logo )以便識別。
1247120 _ 案號 93102985 曰 修正 五、發明說明（6) k、 對某些封裝類型而言，基板而後在修整和成形程 序（Trimming and Forming Process) 36 中，被修整和成 形以將引線端（1 ead t i ps )與基板隔離絕緣和將其成形 為特定形狀，例如翼形（gu丨丨w i n g )形狀。 l、 在帶狀測試程序（Strip Testing Process )37 中’對基板上的器件進行電學測試、功能測試和光學測試 (對發光二極體LEDs )以及視覺檢查。 m、 然後在分離程序（SingUiati〇n Process) 38 中，基板上的電子器件被分開。 ^ n、在終程測試程序（Final Testing Process ) 39 ’電子器件分離後能夠被單獨測試。 * f* 2所不為晶圓4 1和依據本發明實施例（單線所示） 日日g|4l的行掃描裝置（Hne scanning 的 1，該晶圓包含有以半導體晶粒的形式存在的大 件’該行掃描裝置以行掃描台（line scanning station)或行播p突广 該晶圓41的上夺而/卢(/lne scanner) 55的形式存在。 粒”（"inked 2描。圖2表明：該晶圓具有”上墨晶 仏”52，"缺口曰V::"不完整晶粒"❺ #，· di'e" = ?CMPPed ）53，"好晶 1生相對移動“)在晶圓41和行掃描器55之間通過 of-view )足夠具\描該晶圓41。如果掃描的視場（f ield-的，或者如果來覆蓋該晶圓那麼該移動可以是一維 二維的（如® 2麻長來覆蓋該整個晶圓那麼該移動可以是
第10頁 encoder)的位二=d)。來自位置編碼器（Position --------^ 5號可隨意地反饋至動作控制器 1247120 案號 93102985 曰 修正 五、發明說明（7) (motion controller)以控制晶圓41和行掃描器55之間 的相對移動。在行掃描器5 5上形成了該晶圓的光學圖像， 再傳送到幀捕獲裝置（frame-grabbing device)而形成 電腦圖像，以便於自動定位、視覺檢查、分類和測量。可 使用這種掃描進行晶圓自動的位置和方向定位、視覺檢查 (例如污染物檢查）、分類（例如好晶粒、上墨晶粒、缺 口晶粒）以及晶粒的測量（例如晶粒尺寸）。 圖3所示為晶粒分類程序3 9a所使用的簡化的晶粒分類 機的平面圖。使用晶粒分類機突出（characterize )晶粒 如LED的電氣屬性，和/或光學屬性，和/或視覺品質，以 行分類和分級。其可包含有晶圓子系統（wafer sUb- system) 81 ’ 拾取支架元件（pick arm assembly) 82， 電學和光學測試探測支架（p r 〇 b e a r m ) 8 3，各級晶粒的 容器84和行掃描器85。通過該行掃描器85掃描該晶圓子系 統8 1以進行自動視覺檢測，然後使用探測支架8 3對每個晶 粒單獨^電學和光學的測試，再根據其電學、光學屬性 和視見〇口貝對每個晶粒分類分級。其次該晶粒由拾取支架 元件8 2檢^ ’放入幾個不同類型或級別的接收容器w (例 如具有聚酿薄膜紙的環狀體（ring with Mylar •aper ))中的一個。 她认ϊ4ϋ為晶圓映射程序39b所使用的簡化的晶圓映射 機的平面圖。除τ曰如r π、丄 ^ a . 曰曰粒不被送至任一容器之外，其功能和 晶粒分類機類似。士口 c； 丄 _ 八妨沾4主 、 反’在檢測母個電子元件的用於分類 分級的特性之接，#i . 曼5亥被檢查的特性和晶粒的識別參數（例 ——_ 〇位置）一起被儲存在電腦資料檔荦中，
案號 93102985 年 月 曰 1247120 修正 五、發明說明（8) 该資料將由其他下行（downs trearn )的封裝程序所使用以 便於後績的電子元件識別。該晶圓映射機可包含有晶圓子 系統91，電學和光學測試探測支架（pr〇be arm ) 92，文 件儲存裝置9 3和行掃描器9 4。通過該行掃描器9 4掃描該晶 圓子系統9 1以進行自動視覺檢查，然後使用探測支架9 2對 每個晶粒單獨進行電學和光學的測試，再根據其電學、光 學屬性和視覺品質對每個晶粒分類分級。其次將資訊存儲 在文件儲存裝置93中。 圖5所不為柱形凸起程序39e所使用的簡化的柱形凸起 機（stub bumping machine )的平面圖。其功能是在晶圓 、晶粒的輸入/輸出盤上形成有柱形凸點（stub b⑽ps) 以作為電氣接點，尤其是對倒裝晶片和其他類似的封裝類 型而言。其包含有晶圓子系統151，柱形凸起子系統 (stub bumping sub 一 system) 152 和行掃描器153。由柱 ，凸起子系統152形成柱形凸點於每個晶圓子系統151的晶 t二凸起形成以後，由該行掃描器1 53掃描該晶圓，並 i=ί Γ:描器15 3捕獲的圖像以檢查任何的晶粒上的 視見缺卩曰和由凸起程序所產生的缺陷。 a 所^7晶粒鍵合程序31之前的用於預鍵合掃描的 f a杯：7描器62的平面圖。可使用預鍵合掃描進行輸 (;如。：rr曰粒鍵合的引線框）的自動的視覺檢查 (Josse；)^ -、、、 ）鍍（P〇or Plated )單元、正確留 “二二測量（例如晶粒焊墊（die 的尺寸， —^~一^進行分配於基板上環氧(epoxy )的測量 1247120 _案號 93102985 五、發明說明（9) 面積和長度）。基板6丨在掃描器Μ下移動進行檢 f、每個态件上有晶粒焊墊63，引線64和分配的環氧進 行視覺檢查、分類和測量。 Α Μ Ϊ7所示為晶粒鍵合程序31所使用的簡化的晶粒鍵合 、、w面圖。泫晶粒鍵合機拾取晶粒（常， :後將該晶粒放置在基板如引線框上，二 κ，、σ 其可包含有晶圓子系統41，預鍵合子系統（pre_ sub-systera ) 42 ’鍵合子系統43，環氧分配或壓印 二糸 j (epoxy dispensing 〇r stamping subsystem) ，鍵&支架（bond arm)45和三個行掃描器46a、46b、 ::4。八Λ鍵上子系統42令環氧通過環氧分配或標記子系 而二己3整印。基板然後被放置在行掃描器46b的下 :::鍵合？描。其次’該基板被傳送到鍵合子系統43 進仃=。從晶圓子系統41上由鍵合支架45拾取正確晶 :之後方ί:，合Γ系統43的正確器件上以進行鍵合。鍵 h 掃描器46c下被傳送進行後鍵合（—- 二上二^晶圓是由行掃描器46a掃描的。由行掃 ;;，定:V杳獲，圖像通過視覺系、统分析，以進 "ί亍視見疋位、檢查、分類和測量。 _ =8所。示為基板71和行掃描器72的平面圖，其中基板 7 1在掃描器7 2下移動以便於後鍵合掃 的是對晶粒鍵合的基板進行自；鍵合掃描的目 檢查，引線彎曲檢*，鍵合品Πίπι (例如污染物 弱鍵（poorly bonded )單元、污毕單-刀類（例如s戠別 及測量（例如鍵合偏離位置的測量木）早7°其^確單元）以 -------)。基板71上有鍵合晶
年 月 曰 修正 93102985 1247120 —_案號 五、發明說明（ίο) 粒73 ’引線74和晶粒焊墊75進行視覺檢查、分類和測量。 在行掃描器7 2處形成有基板7 1的光學圖像，其被傳輸至巾貞 捕獲裝置，以形成便於處理的電腦圖像。 圖9所示為導線鍵合程序3 3所使用的簡化的導線鍵合 機的平面圖。該導線鍵合機被用來在已貼裝於基板的晶粒 的輸入/輸出盤和基板上的接點（例如引線）之間鍵合導 線，以形成電氣聯結。在鍵合之前，晶粒（如晶粒上的缺 陷）、晶粒貼裝程序（如晶粒相對晶粒焊墊的偏離位置） 和基板（如引線的彎曲）的視覺品質可進行，，預鍵合”的查 看。在導線鍵合程序之後’通過和上述的涉及晶粒鍵合相 %員似的處理，鍵合導線的品質可進行”後鍵合”檢測（例如 導線鍵合的位置，鍵合的形狀）。該系統可包含有上料載 入器（on-loader ) 101，作業固定器（work-holder ) 102 ’鍵合元件（bonding assembly) 103，下料載入器 (off-loader ) 104，預鍵合行掃描器1〇5和後鍵合行掃描 器1 0 6。使上料載入器1 〇 1中的基板處於預鍵合行掃描器 105下並朝向作業固定器1〇2，由預鍵合行掃描器1〇5捕獲 的圖像通過視覺系統分析以進行晶粒、晶粒貼裝程序和基 板的視覺品質查看。如果基板良好，由鍵合元件丨〇 3在位 麵g作業固定器102處的基板上完成導線鍵合。完成導線鍵 合後’位於作業固定器丨〇 2處的基板被放置於後鍵合行掃 描器106下並朝向下料載入器104，由後鍵合行掃描器106 捕獲的圖像將被分析，以進行導線鍵合質量的視覺品質查 看。
1247120 修正 曰 案號 93102985 五、發明說明（11) (molding or encapsulation machine)的平面圖。該灌 封機被用來採用模塑材料（m〇lding material )將基板密 封，以提供機械保護。其可包含有成型子系統（m〇lding 如卜sjStem) U1，行掃描器112和下料載入器ιΐ3。在成 型子、系統1 1 1將基板成型之後，在行掃描器丨丨2的下方該基 |傳送到下料載入器丨丨3。由該行掃描器丨丨2捕獲的圖像然 後被分析以便於檢查任何的成型處理的缺陷。 圖11所示為焊球置放程序39cm使用的簡化的焊球置 丨=(pall placement machine)的平面圖。對球柵陣列 G A )或類似封裝類型而言，該焊球置放機被用來放 ►、于球和黏合劑於器件上以形成電氣接點。其包含有上料 ，〇器141，預置放行掃描器142，焊球置放子系統143， 行掃描器144和下料載人器145。上料載人器141上 1 4 ^。反在預置放行掃描器1 42下傳送到焊球置放子系統 杏/ / 、預*置放行掃4田斋Η 2捕獲的圖像然後被分析，以檢 ^ f J 5見上的基板缺陷。如果存在缺陷，該器件將被略 卜。—焊球置放子系統1 4 3焊球和黏合劑被附著於基板 到下=^知，置放後，基板在後置放行掃描器1 44下傳送 八"、載入器145。由後置放行掃描器144捕獲的圖像將被 .刀析，以檢查任何焊球置放的缺陷。 圖1 2所示為刻印程序35所使用的簡化的刻印機 印a^/^=ehine)的平面圖°該機器在器件表面上刻 另j払識，如器件的產品系列號和/或公司標識 123^ &、由+刻印子系統121、行掃描器122和下料載入器 -印子系、統121完成刻^印後，基板在行掃描器 第15頁 1247120 ~ _案號 93102Q85 五、發明說明（12) 1 2 2下方朝向下料載入器i 2 3放置。由行掃描器丨2 2捕獲的 圖像然後被分析以檢查刻印的質量和檢查任何刻印處理的 缺陷。 圖1 3所示為修整和成形程序3 6所使用的簡化的修整和 成形機（trim & form machine)的平面圖。對某些封裝 類型而a ’泫機裔被用來將基板修整和成形，以將引線端 與基板隔離絕緣和將其成形為特定形狀，例如翼形形狀。 其可由修整和成形子系統丨61、行掃描器丨62和下料載入器 163組成。在修整和成形子系統丨61完成修整和成形後，基 =在行掃描器1 62下方朝向下線載入器丨63放置。由行掃描 器1 62捕獲的圖像然後被分析以檢查任何的由修整和成形 程序3 6導致的缺陷。 圖1 4所示為帶狀測試程序37所使用的簡化的帶狀測試 ，（strip testing machine )的平面圖。該機器的功能 疋對基板上的器件完成電學的、功能性的、光學的（對 LED^)和自/動的視覺檢查，其由電學的、功能性的和光學 測試的子系統131、行掃描器132和下料載入器133組成。 气 在電學的、功能性的和光學測試的子系統丨3 i完成測試 後，基板在行掃描器1 3 2下方朝向下料載入器丨3 3放置。由 掃描器1 32捕獲的圖像然後被分析以檢查任何的視覺缺 與分離程序38和終程測試程序39相關的檢測裝置的使 用類似於前面概述的裝置，在此將不作進一步的詳細描 述° 圖15所不為根據本發明實施例檢測電子元件陣列的裝
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MM 93in?.QRR 年 五、發明說明（13) 置的檢測台（inspection station )21〇的斜視角立體 圖。在所述實施例中，該裝置正用於檢測以基板形式存在 的電子元件陣列，該基板已經經過灌封程序3 4中的灌封 (eneapsu 1 at i on )。該基板同樣地包含有以晶圓形式存 在的半導體晶粒陣列。更進一步，傳送裝置（c〇nveying means )會在電子元件陣列和行掃描裝置之間產生相對運 動。通常該電子元件陣列或行掃描裝置，或者兩者，會被 移動。在所述的本實施例中，假設僅僅電子元件陣列合被 傳送裝置移動。 θ 檢測基板的裝置的檢測台2丨〇包含有一傳送設備 (conveying device)，例如穿梭單元（shutUe unU) 212 /、女威在包括空氣承（air bearings)的導向軌 (guide rails ) 214上，以使穿梭單元212能夠沿γ—軸運 1。16其署上/二模上成型1C封裝件的模塑成型但未分離的基 ί置於穿梭單元212上，其從上料載入器m被傳送 到下料載入器2 2 0，此時古玄美杯9g、、凡益A七人 21 Π a ^私 基板216沿者A方向送向檢測台 方向離開檢測台210。和現有技術相比 二氣軸承的穿梭單元212的好處是：當與傳送裝置° (conveyors)或者使用重力的傳統式樣比較 #，i平穩持續的速度控制和隔振（vibrati〇n ”保迅侍 311 〇n )。空氣軸承提供了一致的傾斜度、偏鏟*冷 (Pitch’yaw and r〇11 )特性以及軸承強度 口广
Tffness)。雖然本實施例中一 二叫 夠，但是對特定應用如圖2所：、,、·、...—秒助已經足 1247120 案號 93102985 年 月 曰 修正 五、發明說明（14) 一知描裝置’可以是以安裝在基板2 1 6上方的高解析 度的上線性CCD攝像機（Hnear CCD camera) 222和安裝 在基板216下方的下線性CCD攝像機（linear CCD camera ) 2 24的形式，以分別捕獲基板2ΐβ的上下表面的圖 像。該裝置使用線性掃描（1 ine-scan )技術。以LED光或 其他照明形式的照明裝置被用來投射光線於基板表面。頂 部LED 光（top LED 1 ights ) 22 6、228 投射明場一暗場 (bright field-dark field)光束（light beams)於基 板216的上表面，而底部LED光（bottom LED lights) 230、232 (參見圖16)投射明場一暗場光束於基板2i6的 鲁下表面。該基板2 1 6的表面也可由頂部和底部的側面影像 照明（silhouette lighting)或背面照明 (backl ighting ) 2 27、231從後與明場一暗場光束一起照 凴’以加強對比。值得注意的是，該裝置頂部的照明組和 底部的照明組的位置設有偏移。如果該頂部和底部照明組 之間沒有偏移’那麼可以選擇的是通過照明光束 (illumination bars) 226a—e、230a—e (參見圖 16) 提供背面照明。從技術上講，結合有暗場的明場照明當減 少表面結構干擾（surface texture noise)時，優化了 鲁特徵的對比。此外，背面照明可增添來提供物件的側面影 像和供給物件邊界（boundary )的高對比度的圖像，以便 進行精確的尺寸測量和輪廓（邊界）檢查。 性編碼器（1 ine a r encoder ) 240，以提供有助於控制基 移動的位置資訊，這樣，該穿梭單元212的位1置可"由
第18頁 該穿梭單元2 1 2包含有一位置編碼器 1247120 修正
_案號 93102985 五、發明說明（15) 該、H編碼器240來監控。該線性編碼器_ 像機222、224的圖像捕雜叙从 j用作和攝 七々山* △。 爾獲動作同步。當基板21 6以可批的 方式由穿梭單元212從上袓每 乂』控的 0 0 η 士 L 上抖載入器2 1 8傳送到下料载入哭 2 2 0時，檢測台2 1 0給予遒私从* 十戰入為 的檢測。 封的基板216連續的頂部和底部 圖像處理裝置處理由掃描 個電子元件的檢測特性（如M a & 口:以獲侍母 和尺寸等）和元件的U:; p、元件類型、定位 儲這種資訊以便於後續的元件識別。因此 —： 能在陣列的後續處理中被略過，以便於作業資二最； 圖1 6為本發明實施例所使用的多個照明光源 (il lamination sources )的示意圖。該光源包含有大 的連繽的照明光束（i 1 luminati〇n bars ) 226a _e、MW 一b、230a —e、232a —b。它們通過不同的組合能夠提供 合適的照明，例如明場，暗場和從不同效果獲得的不同功 能的組合。舉例來說，明場照明為諸如引線框的有光澤表 面提供明亮的圖像，為粗糙表面（如充滿汙物的表面）提 馨供黯淡（gray )的圖像，而暗場照明為如有光澤表面提供 模糊（dark)的圖像，為粗糙表面提供黯淡的圖像。根據 表面的情形，選擇明場或者暗場照明來提供圖像中特徵的 最佳對比。照明光束226a —e可用於為基板216上表面 (upper surface )的明場照明。照明光束23〇a _e可用於 為基板21 6底面（bottom surf ace )的明場照明。照明朵
第19頁 1247120 案號 93102985 曰 修正 五、發明說明（16) 束228a—b可用於為基板216上表面（upper surface)的 暗場照明，而照明光束232a —b可用於為基板216底面 (b 〇 11 〇 m s u r f a c e )的暗場照明。該源自照明光束226&~ e、228a—b、230a—e、232a —b的照明如同使用柱面透鏡 聚焦系統（cylindrical lens focusing system)或光導 向/導管系統（light guide/pipe system)或其他類似系 統時的光帶（a strip of light)，可聚焦於基板216的 表面。 如上所討論的，兩個光線導向裝置（1 i gh t i ng guides ) 227、231分別為基板216的底面和上表面提供合 _適的背面照明，以為生基板216的輪廓圖像（silhouette i mages )。兩個專用的光線漫射器裝置（1 i ght i ng diffuser devices) 229a、229b可漫射一個或多個光束成 為一不對稱的圖案（non-symmetrical pattern)，例如 橢圓形圖案。對於這種應用，漫射器229a、229b可以沿一 個方向漫射來自照明光束2 2 6 a — e、2 3 0 a — e的光線以使得
該光線平坦均勻，但並不是沿著相反的方向。否則，其將 會大大減少光線的效率。本發明所使用的適宜的光線漫射 器是物理光學公司（Physical Optics Corporation)出 品的LSD40 ° x 0. 2 °漫射器。 圖1 7為包含於所述檢測裝置中的主要部件的示意圖。 將基板216傳送到檢測台210的上料載入器218，該上料栽 入器218裝載該基板216至穿梭單元212上。頂部LED光 226、228和底部LED光230、232分別照亮基板216的上下表
第20頁 案號 93102985 1247120 修正 __η 五、發明說明（17) - --- 部的背面照明231為生基板216各表面的側面影像 (si lhouettes )。由攝像機電源供應器223、225提供動 力的頂部和底部攝像機222、224，捕獲基板216的上下表 面的被照骨的帶體的圖像，一次一個帶體。因此，將檢測 區域设計成由可控的聚焦于明亮帶體上的照明結構均勻照 明’其由選自高角光（high angle light) 226a-e、 2 3 0a e (明場照明），小角光（1〇w angle 1 ) —b、232a—b (暗場照明）和側面影像照明（silh〇ueUe lighting)或背面照明（backHghting) 227、231 的燈光 效果（lighting effects)之一或組合構成。 牙才夂單元2 1 2由線性馬達（η n e a r m 〇 t 〇 r ) 2 4 2利用線 性編碼器240提供的位置參數逐步移動。攝像機222、224 和照明可隨意地單獨或者和穿梭單元2丨2的相應移動一起 逐步移動’只要在基板、攝像機22 2、224和照明之間存在 必要的相對移動。來自線性編碼器24〇的資料通常為RS — 422 才。式’並由 u虎變換板（signai c〇nversi〇ri board) 252轉換為TTL格式，當然其他格式也是可用的。線性馬達 242可通過移動控制器（m〇ti〇n controller) 244來控 制’例如HiPEC (nHighPerformance External Virtual • aching” ：高性能外部虛擬緩存）移動控制器。 頂部和底部攝像機222、224必須同步，這可以通過攝 f機同步板模組246實現，其由電源254提供動力。幀捕獲
第21頁 (rame grabber) 248 捕獲圖像，例如Matrox’s Meteo_r 2 Dig ’以通過和該幀捕獲器248相連的視覺系統 (未示）的方式處理。燈光控制柯（light control 1247120 案號 93102985 五、發明說明（18) board ) 2 50 控制LED 燈226-228、23 0-232 的照明 現在對本發明較佳實施例具體描述的使用行掃描技術 的典型掃描流程進行概述。檢測系統21〇接收一來自主機 (未示）的信號，該信號啟動一個檢測事件。當一美 216被裝載到穿梭單元212時，該來自主機的信^通^
Hi PEC移動控制器244開始動作。動作開始。編碼器 =信號變換板統計，直到統計至多個” Γ，脈衝（系°統預°設〜 疋的）。在一特定位置，幀捕獲器248和燈光控制 〇 啟動，幀捕獲器248通知第一攝像機222和第二攝像機224 丨：捕j圖像，燈光控制板250也提供一持續的或閃象動的燈 先以便於捕獲。其中可設置有混合的軟體延時 delays以使φ貞捕獲和照明同步。對於 個採樣周期（Sampling peri〇d )，假 —^復 像機可隨著不同照明的組合為每 ^ 111，母個攝 像。因此，每個攝像細、=獲帶體圖 區域的多個㈣，而每個圖像是巧=件陣列的選定 狻的。例如，帶體！具有明場 =果：* 帶體3等，，結果，在一個掃描；體2二有逆光，接者 效果獲得了基板的多個圖像。去在ζ中德夕同的燈光 ，時’即使小，一合適的演算；存在位置偏移 慮這種偏移。 T以修正运些圖像以便於考 被拍攝的圖像的數目是可總 動作捕獲多個圖像（俯視圖圖;這可確保為每 圖像產生不同的燈光效& 〇 ::見圖圖像）。為每個 獲得多個圖像以便於檢測各種特二现耆不同的燈光效果而 -——一ϋΐ^ 〇 雖然攝像機222、224 1247120 修正 曰 MM 93102985 五、發明說明（19) 可以編程來交替捕獲圖像，但是更適宜地講，幀捕 248可用信號通知該第一攝像機222和第二攝像機以"同 時捕獲圖像。另外，在被介紹的本實施例中，第一攝 222的硯察位置和第二攝像機224的觀察位置最好有垂| S —〇f fSet )，這樣兩攝像機的觀察位置沿 者頂面和底面被分隔開來，以致頂面和底面的燈光效果不 互相干擾。而且，在單個操作中基板216表面的全先部效果不 完成之後’使用特定燈光效果從各 田 的多個圖像被編輯、裝配，以形成包含有處中：： ‘2 1 6的全部表面區域的單個圖像。 土 柄注的Λ，雖然僅僅需要一個攝像機能夠檢測基 但疋使用兩個攝像機222、224對基板同時 面的檢測提高了加工生產能力和減少了加工 ^ ^埏種裝置和方法不僅能檢測灌封每個IC封裝件 塑表面，而且同樣有足夠的景深（depth 〇f f〇cu^牛 ，檢測基板2U自身的材質，例如引線框引線上的快閃 “：2 22和的是’賴捕獲器248用信號通知第- 肇A的觀/r'位置最好有垂直偏移（vertically-° Set 以致項面和底面的燈光效果不互相干擾。 (backli^htillu^n 、放/舌組織的燈光，能夠通過調整照明角 二提供更快速的特徵缺陷的檢測、定位和
1247120 案號 93102985 年 月 曰 修正 五、發明說明（20) 測提供最穩定的機械裝置。 此處描述的本發明在所具體描述的内容基礎上很容易 產生變化、修正和/或補充，可以理解的是所有這些變 化、修正和/或補充都包括在本發明的上述描述的精神和 範圍内。
第24頁 1247120
所示為诸如1C (積體電路：integrated Circuit) 寿 LE (^ 光 _ 極體.Light Emitting Diode)器件之類 的被電子元件的典型後端封裝（^心―en(j packaging)工 藝流程圖； 圖2所示為包含有大量晶粒的晶圓（wafer )和掃描該 晶圓的掃描器的平面圖； 园3/斤示為晶粒分類工藝Sorting Process)所 使用的間化的曰曰粒分類機（d i e s 0 r t i n g m a c h i n e )的平 面圖； Θ4所示為日日圓映射工藝（wafer Mapping pr〇cess) 所使用的簡化的晶圓映射機（water upping machine) 的平面圖； Θ5所"示為柱形凸起工藝（以心Bumping Process) 所使用的簡化的柱形凸起機（以心bumping machine)的 平面圖； 06所示為日日粒鍵合工藝（j^e Bonding Process)之 前的用於預/鍵合掃描的基板和掃描器的平面圖； 图^所示為日日粒鍵合工藝（Die Bonding Process)所 使用的簡化_的晶粒鍵合機（die b〇nder )的平面圖； 丨圖8所不為基板和掃描器的平面圖，其中基板在掃描 器下面移動―以便於後鍵合掃描（post-bond scanning)。 Θ9所尸示為$線鍵合工藝B〇nding Process) 所使用的簡化的導線鍵合機（wire b〇nder )的平面圖。 Θ10所示為灌封工藝（Encapsuiati〇n pr〇cess)所
1247120 案说 93102985 年月 曰 修正 圖式簡單說明 使用的簡化的成型或灌封機（molding or encapsulation machine )的平面圖； 圖11所示為焊球置放工藝（Ball Placement Process )所使用的簡化的焊球置放機（ba 1 1 p 1 acement machine ) 的平面圖； 圖12所示為刻印工藝（Marking Process)所使用的 簡化的刻印機（marking machine)的平面圖； 圖13所示為修整和成形工藝（Trimming and Forming Process )所使用的簡化的修整和成形機（trim & f〇rm machine ) 的平面圖； ► 圖14所示為帶狀測試工藝（Strip Testing Process )所使用的簡化的帶狀測試機（strip testing machine ) 的平面圖； 圖1 5所示為根據本發明實施例裝置的檢測台 (inspection station)的斜視角立體圖； 圖1 6為本發明實施例所使用的多個照明光源 (illumination sources )的示意圖； 圖1 7為包含於所述檢測裝置中的主要部件的示意圖。 _【元件符號對應表】 ，0晶圓 31晶粒鍵合工藝 3 2固化工藝 3 3導線鍵合工藝
1247120 _案號 93102985_年月日_修正 圖式簡單說明 34灌封工藝 3 5刻印工藝 3 6修整和成形工藝 3 7帶狀測試工藝 38分離工藝 3 9終程測試工藝
3 9a晶粒分類工藝 39b晶圓映射工藝 39c焊球置放工藝 39d固化工藝 9 e柱形凸起工藝 4 1晶圓 4 2預鍵合子系統 4 3鍵合子系統 44環氧分配或壓印子系統 45鍵合支架
4 6 a行掃描器 46b行掃描器 46c行掃描器 1上墨晶粒 5 2不完整晶粒 5 3缺口晶粒 54好晶粒 5 5行掃描器
第27頁 1247120 _案號93102985_年月日 修正 圖式簡單說明 6 1基板 6 2行掃描器 6 3晶粒焊墊 64引線 65環氧 71基板 7 2掃描器
7 3鍵合晶粒 74引線 75晶粒焊墊 ®76晶圓子系統 81晶圓子系統 8 2拾取支架元件 83光學測試探測支架 84容器 8 5行掃描器 91晶圓子系統
9 2光學測試探測支架 93文件儲存裝置 • 4行掃描器 1 0 1上料載入器 1 0 2作業固定器 1 0 3鍵合元件 104下料載入器
第28頁 1247120 _案號93102985_年月日_修正 圖式簡單說明 105預鍵合行掃描器 1 0 6後鍵合行掃描器 I 11成型子系統 II 2行掃描器
1 1 3下料載入器 1 2 1刻印子系統 1 2 2行掃描器 1 2 3下料載入器 1 3 1光學測試的子系統 1 3 2行掃描器 #1 3 3下料載入器 1 4 1上料載入器 1 4 2預置放行掃描器 1 4 3焊球置放子系統 144後置放行掃描器 1 4 5下料載入器 1 5 1晶圓子系統 1 5 2柱形凸起子系統 1 5 3行掃描器 g 6 1修整和成形子系統 1 6 2行掃描器 1 6 3下料載入器 2 1 0檢測台 2 1 2穿梭單元
第29頁 1247120 _案號93102985_年月日_修正 圖式簡單說明 2 1 4導向執 2 1 6基板 2 1 8上料載入 2 2 0下料載入器 2 2 2頂部攝像機 2 2 3攝像機電源供應器 224底部攝像機 2 2 5攝像機電源供應器
22 6頂部LED光 226a-e高角光 ft 2 7頂部的背面照明 228頂部LED光 228a-b小角光 2 2 9a光線漫射器 2 2 9b光線漫射器 23 0和底部LED光 230a-e高角光
2 3 1底部的背面照明 232和底部LED光 j32a -b小角光 2 4 0線性編碼器 242線性馬達 244移動控制器 2 4 6攝像機同步板模組
第30頁 1247120 _案號93102985_年月 日 修正 圖式簡單說明 2 4 8幀捕獲器 2 5 0燈光控制板 2 5 2信號變換板 2 5 4電源
Claims (1)
- 〜行 種檢測電子元件陣列的裝置，其包含 的圖：描捕獲每，元件的至少-個表面 〜圖像卢檢測所述的表面； 纖別失=理裝置，以接收每個元件被測的特性盥,$杜Μ 〜^參數，並進行存儲，以便於後續的該元件識=件的 相對ΐ ί置’以在該行掃描裝置和電子元件陣列之間產生 置，』二如申請專利範圍第丨項之檢測電子元件 的輛2該傳送裝置為傳送設備，其用於沿著通、尚一卩% 中、、、傳輸該電子元件陣列，該行掃描裝 =品5 _以便於捕獲電子元件的圖像。4女裝於該區域 置，】中ΐ:請2範圍第2項之檢測電子元件陣列的裝 線傳輸該電子元件陣列。 轴線的另一軸 4、 如申請專利範圍第2項之檢測電子 置，其中該傳送設備安裝在導軌上的空 件陣列的裝 所述軸線移動。 釉承上，以沿著 5、 如申請專利範圍第1項之檢測電子 置，其中該裝置還包含有和該傳送裝置相ww裝 用於向4/Λ* I ^要的位置編碼 器，其用孓门動作控制器提供位置資訊，w # Μ ^ ^ ’ 掃描裝置和電子元件陣列的相對位置。便於匕制該 其中該F置#勺八士 元件陣列的裝 ，其：亥表置還包含有和該傳送裝置相連拯“二/ ’其用於和該行掃描裝置的圖像捕獲動二：：位置、，扁碼 % 器 戈申明專利範圍第i項之檢測電子 中該裝置還句.4 i _ &件陣列的裝第32頁 1247120LE.J3102985_日 佟 τ 六、申請專利範ϊ " '~" 7:如申請專利範圍第i項之檢測電子元件— 置，八中該裝置逛包含有可控的照明裝置，的羞 置的光線藉以可聚焦為該電子元件車自忒々明裝 體。 兀仵陴列表面上的明亮帶 8、 如申請專利範圍第7項之檢測 置，jl中兮梦署、#勺八古 / <私成1電子凡件陣列的裝 統的糸統，以將該照明裝置的光線聚焦為該明齐=向糸 9、 如申請專利範圍第7項之檢測電子元件陣Ί 置，其中該裝置還包含有光線漫射器裝、i 成為一不對稱的圖案。 从乂射该光線 ‘ ^、广申請專利範圍第7項之檢測電子元件陣列的 〃中忒照明裝置包含有多個照明光源，佈置該昭明： $以使其能夠投射出不同的燈光效果於該電子元件的表= 11、如申請專利範圍第10項之檢測電子元件陣列的 置，其中該燈光效果包含有選自下述組群的燈光效果，^ 組群由明場照明、暗場照明、背面照明和側面影像照明= 成0 、、、 1 2、如申請專利範圍第丨〇項之檢測電子元件陣列的裝 鲁置’其中該掃描裝置被用來捕獲被檢測電子元件陣列的^ 定部分的多個圖像。 、 1 3、如申請專利範圍第丨2項之檢測電子元件陣列的襄 置’其中該掃描裝置和照明裝置被用於隨著投射於該電子 元件陣列上的不同燈光效果，這樣來捕獲該多個圖像的每1247120 曰 修正 案號 931029S5 六、申請專利範圍 個圖像。 請㈣範圍第i項之檢測電子元料列的裝 置，其中该圖像是在物件的單一掃描操作中被捕 15請專利範圍第}項之檢測電子元件陣列的裝 置，其中该知描裝置包含有兩個攝傻播 — 、^要# . ^ ^ r _ ^ ;似爾像機，每個均安裝於鄰 近位置，其在被檢測電子元件陣列的相 位置，藉以該電子元件的兩個表面可被同 。有戒察 16、如申請專利範圍第15項之檢測電子元件陣 置’其中該兩個攝像機的觀察位置是沿 ； 的表面被分隔開來。 电卞70仔陣夕J > 17 '如申請專利範圍第！項之檢測電子元件陣列的裝 :半導= :來連接于或者集成於，，該機器 ίΪΪίΐ::广成一個或多個功能，藉以在由該機 °α處理之刖和/或之後自動檢測該電子元件陣列。 置 群 量 2中ΪΓ:專Γί圍第17項之檢測電子元件陣列的裝 /、中4電子7L件陣列被檢測基於的目的 該組群由識別缺陷、決定定位、類型分類、尺^ 識別兀件、檢測元件品質和加工品質組成。 “ 2中ί ΓΠ利範圍第17項之檢測電子元件陣列的裝 /、中瀛表置破用來連接于或者集成於一機器，命她π =自下述組群’該組群由晶圓映射機、晶粒鍵人機以曰： 2機、導線鍵合機1印機、灌封機、修； > ι、置放機、柱形凸起機、帶狀測試機組成。 20、-種檢測電子元件陣列的方法，言亥方法包含有：第34頁 1247120 號 93102985 六、申請專利範圍 移動至少一行掃描裝置及掃描裝 使用該 像，藉 接收每 儲，以 21 該方法 陣列， 電子元 22 該方法 電子元 23 該方法 資訊， 制器提 件陣列 24 _贫方法 的圖像 25 該方法 26 置及該 行掃描 以使用 個元件 便於後 、如申 還包含 其中該 件的圖 、如申 逛包含 件陣列 、如申 還包含 該位置 供該位 的相對 、如申 還包含 捕獲動 、如申 還包含 、如申 電子元件陣 裝置捕獲每 該掃描裝置 被測的特性 續的該元件 請專利範圍 有··沿著通 行掃描裝置 像。 請專利範圍 有：沿著垂 〇 請專利範圍 有：使用位 編碼和該 置資訊，以 位置。 請專利範圍 有：利用該 作同步。 請專利範圍 有：提供可 清專利範圍 至少一電子元件陣列， 列可產生相對移動· 一單個元件的至少一個 來檢測所述的表面；與 與該元件的識別參數， 識另。 第2 0項之電子元件陣列 過一區域的軸線傳輸該 安裝於該區域中，以便 第2 1項之電子元件陣列 直於所述軸線的另一軸 第2 0項之電子元件陣列 置編碼器獲得一傳送裝 傳送裝置相連接，並向 便於控制該行掃描裝置 第2 3項之電子元件陣列 位置編碼器，使得該行 第2 0項之電子元件陣列 控的照明裝置。 第2 5項之電子元件陣列 使得該行 表面的圖 並進行存 的方法， 電子元件 於捕獲該 的方法， 線傳輪該 的方法， 置的位置 一動作控 和電子元 的方法， 掃描裝置 的方法， 的方法，第35頁 1247120 ^^ 93102985 六、申請專利範圍 該方法還包含有 體於該電子元件 27 、如申請 該方法還包含有 成為一不對稱的 28 、如申請 其中提供的該照 光源投射出不同 2 9、如申請 其中提供的該燈 ί果，該組群由明 照明組成。 3 0、如申請 該方法還包含有 多個圖像。 31、 如申請 其中是隨著投射 獲該多個圖像的 32、 如申請 φ其中該多個圖像 3 3、如申請 其中該掃描裝置 置，其在被檢測 置，藉以該電子光線聚焦為明亮 明裝置發出的 面上。 專利範圍第2 5項之電子 光線漫射器裝 :將該照 陣列的表 :提供 圖案。 專利範圍 明裝置包 的燈光效 專利範圍 光效果包 場照明、 專利範圍 :捕獲被 專利範圍 於該電子 每個圖像 專利範圍 是在物件 專利範圍 包含有兩 電子元件 元件的兩 第2 5項之電子 含有提供多個 果於該電子元 第2 8項之電子 含有同樣選自 暗場照明、背 第2 8項之電子 檢測電子元件 第3 0項之電子 元件陣列上的 〇 第2 0項之電子 的單一掃描操 第2 0項之電子 個攝像機，每 陣列的相對表 個表面可被同 帶 疋件陣列的方法， 置’以漫射該光線 元件陣列的方法， 照明光源，該照明 件的表面上。 元件陣列的方法， 下述組群的燈光效 面照明和侧面影像 元件陣列的方法， 陣列的選定部分的 元件陣列的方法， 不同燈光效果來捕 元件陣列的方法， 作中被捕獲的。 元件陣列的方法， 個均安裝於鄰近位 面配設有觀察位 時檢測。1247120 _案號 93102985 六、申請專利範圍 1 曰 修正 34、如申請專利範圍第33項之電子元件陣列的方法， 其中該兩個攝像機的觀察位置是沿著該電子元件陣的 面被分隔開來。 3 5、如申請專利範圍第2 〇項之電子元件陣列的方法， 其中該電子元件陣列是在由一機器處理之前和/或之後自 動被檢測的，該機器在半導體裝配流程中完成一個或多個 功能。36、如申請專利範圍第35項之電子元件陣列的方法， 其中該電子元件陣列被檢測基於的目的選自下述組群，該 組群由識別缺陷、決定定位、類型分類、尺寸測量、識別 元件、檢測元件品質和加工品質組成。 3 7、ί申睛專利範圍第3 5項之電子元件陣列的方法， 其中該f器選自下述組群，該組群由晶圓映射機、晶粒鍵 合機、日日粒刀類機、導線鍵合機、刻印機、灌封機、修整 和成形機、焊球置放機、柱形凸起機、帶狀測試機組成。第37頁
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