TWI414782B - 適於自動檢測及修補印刷電路板之裝置及方法，及適於自動標記印刷電路板之裝置 - Google Patents

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TWI414782B
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Description

適於自動檢測及修補印刷電路板之裝置及方法，及適於自動標記印刷電路板之裝置
本發明係關於一種電子電路在製造過程中之檢測及修補。
不同的自動缺陷檢測(Automated Defect Inspection,AOI)及識別系統可用以偵測電路在製造過程中之缺陷，例如：印刷電路板、平面顯示器、互連裝置...等。除了其他自動缺陷檢測系統以外，以色列之Yavne之Orbotech公司所販售的VisionT M 、InspireT M 、SpironT M 、InFinexT M 以及DiscoveryT M 等自動缺陷檢測系統有助於進行各種印刷電路板及互連裝置之檢測，而以色列之Yavne之Orbotech公司所販售的InvisionT M 以及SupervisionT M 等自動缺陷檢測系統則有助於進行平面顯示器之檢測。
有缺陷的電路會被丟棄，或在某些狀況下會被修補。依照慣例，修補會部分地依據自動確認及修補檢測之結果，以人工方式進行。
本發明係提供適於檢測及修補電路之改良系統及方法。
本發明之一較佳實施例是提供一種適於自動檢測及修補印刷電路板之裝置及其相關之方法，其包含一檢測裝置，用以自動檢測印刷電路板，並提供待修補區域之一機器可讀指示；一自動修補裝置，係於至少部分之待修補區域上，利用機器可讀指示以修補印刷電路板；以及一自動修補再形成裝置，係於一初始自動修補操作後，自動再檢測印刷電路板，並將待修補區域上之一再形成機器可讀指示，提供給自動修補裝置。
本發明之較佳實施例之其他特徵包含以下一或多個：一雷射掃描組以燒蝕沉積於至少部分待修補區域之偽導體，此雷射掃描組包含一雷射以及一快速轉向反射鏡(fast steering mirror)；雷射係用以輸出具有一強度之一光束，足以移除至少部分之一導體並避免損傷與印刷電路板相連之一基板部分；及/或至少一確認及修補裝置可共用之元件。一般而言，此至少一元件為一光學元件，且此確認及修補裝置部分地共同使用一共用的光學路徑。
此檢測裝置包含一候選缺陷識別元件以及一缺陷確認元件。
此自動修補裝置檢測一初始修補操作，並視需要再形成待修補區域之一機器可讀指示，且因應此再形成機器可讀指示，進行一額外修補操作。
本發明之另一較佳實施例是提供一種適於自動標記印刷電路板之裝置及其相關之方法，其包含一檢測裝置，用以自動檢測印刷電路板，並提供此印刷電路板之一可修補性的一機器可讀指示；以及一自動標記裝置，藉由此機器可讀指示以自動標示所指示之印刷電路板為不可修補。
本發明之較佳實施例包含一具有一雷射燒蝕裝置之自動標記裝置，用以燒蝕不可修補之印刷電路板之一部分。此自動標記裝置係用以形成一操作員可見之一燒蝕標記。
第1圖所示為根據本發明之一實施例之用以自動檢測電路之電路檢測裝置100其簡化後之局部架構示意圖。這裡所指的”電路”係包含(但不限於)至少印刷電路板，例如球格陣列基板、平面顯示器...等之互連裝置。如第1圖所示，一電路檢測裝置100係包含與一自動缺陷確認站120相結合之一第一檢測站110，此第一檢測站110係用以檢測電路，而自動缺陷確認站120係用以確認第一檢測站110所找到的缺陷之正確性。雖然圖中所示之第一檢測站110與自動缺陷確認站120是整合為單一個電路檢測裝置100，但並不一定是這種狀況，第一檢測站110與自動缺陷確認站120可以且通常是各自獨立的裝置。舉例而言，以色列之Yavne之Orbotech公司販售之DiscoveryTM檢測裝置以及VRSTM確認裝置即為獨立的裝置。
根據本發明之一實施例，第一檢測站110擷取一待檢測電路132之一影像，此影像包含至少一個或多個反射率影像(reflectance images)130。舉例而言，可藉由一影像擷取裝置134掃描此待檢測電路132，而得到此一個或多個反射率影像130，亦可使用其他合適之影像擷取裝置，例如區域影像擷取裝置。舉例而言，反射率影像130可為一完整電路132之一影像或是電路132之複數個二維影像圖框之合成。而在相同或是不同的照明架構下，可得到不同的反射率影像。
根據本發明之一實施例，電路檢測裝置100是於開始時進行第一檢測站110所擷取之一反射率影像之自動確認，以識別候選缺陷，之後，藉由進一步以光學方式檢測確認站120所擷取到之至少一檢測確認影像136，以確認反射率影像中所找到之候選缺陷。確認影像136可由螢光檢測或候選缺陷之高度檢測而取得，或是在不同照明結構下所取得之影像，舉例而言，可為具有不同光譜含量之照明或是具有不同視界(angular coverage)之照明。然而，其他合適之電路檢測或測試子系統亦可用以確認候選缺陷是否為真實缺陷。
如第1圖所示，至少一反射率影像130被送至缺陷分析器150，此缺陷分析器150係用以額外接收一對應於電路132之參考影像152，舉例而言，參考影像152是由一電腦檔案參考資料154所準備的。合適之電腦檔案參考資料可由無缺陷之印刷電路板所擷取到之一或多個電腦輔助製造(Computer Aided Manufacturing,CAM)、電腦輔助設計(Computer Aided Design,CAD)檔案或影像而取得。根據本發明之一實施例，電腦檔案參考資料154包含一二元影像。此外，電腦檔案參考資料154包含對應於待檢測電路132之一輪廓圖，即導體與基板之邊緣，舉例而言，根據本申請人所申請中以公開號第2004/0126005號公開之美國專利申請案10/706,440所教示之有用的習知技術均納入至本案。
缺陷分析器150係用以自動以光學方式檢測此一個或多個反射率影像130，並輸出電路132上之候選缺陷的指示。完成光學檢測後，便在確認站120確認候選缺陷。
如第1圖所示，一第一電路132在檢測站110進行自動光學檢測時，上一個待檢測電路132是位於確認站120。前一個待檢測電路已在檢測站110進行過自動光學檢測，且缺陷分析器150已識別出其候選缺陷160。Orbotech公司所販售之SpironTM自動缺陷檢測系統即為結合有一檢測站110以及一確認站120之系統。此外，確認站120可為一獨立的確認站，例如：以色列之Yavne之Orbotech公司所販售之VRS－5TM，而下游之獨立的自動光學檢測站，舉例而言可為Orbotech公司所販售之InspireTM或DiscoveryTM自動缺陷檢測系統。
一確認控制器162會因應一先前檢測之電路上識別出的候選缺陷，而接收到候選缺陷160之指示。確認控制器162係用以與確認站120連繫，並提供合適之確認控制訊號164至確認站120，以獲得合適之候選缺陷的影像。
確認站120包含一攝影機170以及一定位器172，此定位器172係用以因應此確認控制訊號164而連續定位攝影機170，以連續地看到候選缺陷174之位置。缺陷控制訊號164至少指出缺陷分析器150所識別出之候選缺陷的幾何位置。此外，也會額外指出其他相關資訊，例如：缺陷之類型。在第1圖所示之實施例中，定位器172係用以獨立地控制攝影機170之X－Y定位，然而，亦可使用其他型式之定位，例如：旋轉定位。
在一待檢測電路132上，每個被連續看見的候選缺陷位置174會使用光照射，以提供額外的自動電腦化缺陷分析所適用之影像。在本發明之一實施例中，係利用具有一波長之光線照射此候選缺陷位置174，以使一基板部分發螢光，進而為在鄰近於候選缺陷之部分電路132產生一螢光影像176。此外，其他合適之照明類型亦可用於缺陷確認，舉例而言，在諸如掠射角等不同角度所提供之多色或單色的光線、具有不同預設顏色組成之光線或是適於高度分析之呈一角度架構的光線。確認影像與用於識別候選缺陷之反射率影像130可具有相同之解析度，或是不同的解析度，例如：一較高之解析度。
確認影像會被提供至缺陷分析器150，在此實施例中，缺陷分析器150係用以提供影像分析功能給在初始檢測中所獲得之一或多個反射率影像以及一或多個確認影像136，雖然這不一定是其唯一之實施方式。此外，一獨立的分析器係用以各別進行反射率影像130以及確認影像136之分析。舉例而言，獨立的缺陷分析器可為位於不同電腦中之不同的中央處理器，或是位於相同電腦中之不同的中央處理器，或是在相同電腦中之實際上獨立的中央處理器。
在初始檢測以及後續自動確認之影像分析功能可皆使用至少部分相同的影像處理演算法，或是可使用不同的影像處理演算法。適用於自動地以光學方式檢測電路以及自動確認候選缺陷為真實缺陷的裝置及方法，均詳細揭露於Savereigo等人之美國專利第6,870,611號，以及Noy等人之美國專利申請案10/793,224並以公開號第2005/195389號公開，上述兩案均被讓與給本案申請人，且其所揭露之相關照明習知技術均納入至本案中。
如第1圖所示，在本發明之一實施例中，攝影機170擷取到位於位置174處之一螢光反應的一螢光影像176。此螢光影像176是在一時間間隔內被擷取的，而此時間間隔與擷取反射率影像130之時間間隔是不同的。舉例而言，在本發明之一實施例中，是在掃描整個電路132以及指示出候選缺陷後，才擷取一螢光影像176。
在擷取完位置174之一確認影像136後，攝影機170會被重新定位至下一個確認控制訊號164所提供之候選缺陷位置，舉例而言，確認影像136可為螢光影像176。而在此位置上會擷取另一個確認影像136。此確認影像136會被提供至缺陷分析器150，此缺陷分析器150會自動分析每個確認影像，以確認一候選缺陷是否為一真實缺陷，或是一無缺陷的誤檢測，此無缺陷有時係為一誤呼叫。
在本發明之一實施例中，在每個確認影像136進一步分析之後，缺陷分析器會輸出一缺陷報告161，以指出一電路上之真實缺陷，在初始時會使用反射光線以光學方式檢測至少部分之電路，且候選缺陷之影像會被進一步以光學方式進行檢測，以確認候選缺陷為一實際缺陷，例如：以螢光成像方式進行檢測。
第2A圖繪示用以檢測電路缺陷以及確認與修補此缺陷之裝置的簡化架構示意圖，在本發明之一實施例中，第2B圖所示為第2A圖所示之局部裝置的簡化示意圖。在本發明之一實施例中，一電路檢測及修補系統200包含一第一檢測站110與一自動缺陷確認站120，第一檢測站110用以自動檢測電路，自動缺陷確認站120用以確認第一檢測站110所找到的缺陷之正確性。此外，在本發明之一實施例中，電路檢測及修補系統200額外包含一缺陷修補站240，以修補至少部分在缺陷確認站120確認為實際缺陷之缺陷。
在第2A圖中所示之檢測站110、確認站120以及其相關元件之架構及其操作可參考第1圖。為維持揭露之清楚及避免模糊本發明所欲教示之重點，將省略這些子系統之結構及功能之進一步描述。
根據本發明之一實施例，在識別候選缺陷以及後續對每個候選缺陷進行進一步分析以決定哪些是真實缺陷之後，缺陷分析器150會輸出一包含一機器可讀指示之缺陷的機器可讀缺陷報告260，以指出一電路132中之實際缺陷。一實際缺陷之指示最好是基於一候選缺陷位置之幾何相符，此候選缺陷位置是由以光學方式檢測至少一所擷取到之反射率影像130所決定，且根據本發明之一實施例，係藉由進一步檢測對應於相同位置之一或多個確認影像136所決定。
此缺陷報告260最好是以機器可讀型式提供至一修補控制器262，此修補控制器262係可操作地透過修補控制訊號264與缺陷修補站240相連接。缺陷修補站240包含一修補頭270，舉例而言，其包含一雷射，以修補一電路132上可修補之缺陷。舉例來說，修補操作包含燒蝕導體中的偽部分，移除形成於導體部分上之氧化物，及/或局部沉積額外的導體材料。根據本發明之一實施例，這些操作會因應機器可讀缺陷報告260而自動進行。而如前所示及所述具有一雷射之修補頭270，用以燒蝕一電路中之偽部分或移除形成於導體上之氧化物，此外，此修補頭270可額外具有其他裝置，以進行更多複雜的修補。舉例而言，此修補頭可包含一裝置，如一噴墨裝置，以於一導體之部分遺漏或變形處沉積一導體部。
然而，值得注意的是，並非所有由一電路檢測裝置100偵測到的缺陷皆可由缺陷修補站240自動修補。有些缺陷需由人工方式進行修補，或某些狀況下，需丟棄整個有缺陷的電路132。
關於所找到之具有不可修補之缺陷的電路板132，修補頭270可用以審慎地破壞部分的電路，以確保它將必然地不會通過後續測試，使其不致成為一成品之一部分。此外，審慎破壞可位於一預定位置，藉此在有缺陷之電路上形成一可見的缺陷之指示，以防止在後續製造操作中使用到。
根據本發明之一實施例，電路檢測及修補系統200之操作是完全自動的。機器可讀缺陷報告260會指出電路132上至少一待修補之位置。關於雷射242(由第2B圖中之雷射產生器282產生，之後再作進一步描述)如何產生一修補操作之指示也會指示於缺陷報告260中。此外，可進一步處理機器可讀缺陷報告260，例如：藉由連接於修補控制器262之一計算機處理器，以決定一合適之指示，用於一或多個在電路修補站240進行之修補操作。
請參考第2B圖，其繪示為一修補頭270之簡化示意圖，此修補頭270包含用以產生一光束284(為圖2A中所示之242)之雷射產生器282，用以雷射修補一電路132上之導體。舉例而言，修補頭270係用以燒蝕導體材料中之偽部分，移除形成於一導體上之氧化物，或重新製作誤成型之導體部分，且可作為部分之步驟，以將導體材料形成於導體遺漏之處。
根據本發明之一實施例，修補頭270包含一脈衝雷射產生器282，例如：法國的Teem Photonics of Grenoble之被動式Q開關微雷射，此脈衝雷射產生器282係由一定位器172所支撐，以產生一脈衝式雷射光束284。一合適之微雷射可依據其應用，而選自例如用以輸出波長為532奈米、1064奈米或其他合適波長之光束的雷射頭。脈衝式雷射光束284會適過第一聚焦光學裝置286，舉例而言，此第一聚焦光學裝置286包含一10X物鏡288以及125mm聚焦透鏡290，以使雷射光束284聚焦，而二者可由美國光學供應商如Edmund Optics以及Newport公司而得。在聚焦後，脈衝式雷射光束284會被導引而衝射至Newport公司所販售之一雙軸快速轉向反射鏡(fast steering mirror,FSM)292上，配置以掃描此脈衝式雷射光束284至電路132上所欲之位置。之後，此脈衝式雷射光束284會穿過第二聚焦光學裝置294，舉例而言，此第二聚焦光學裝置294包含一Edmund Optics公司所販售之62.9mm透鏡296以及一Mitutoyo所販售之10X/0.28物鏡298。根據本發明之一較佳實施例，此物鏡及其它光學元件之配置方式係如圖中所示，且其鍍膜需與雷射光束284所選定之波長相搭配。其他合適之光學架構亦可使用於此。
一修補控制器262係可操作地與定位器272相連接，此定位器272適為一X－Y定位器，以適當地定位雷射修補裝置至電路132上待修補之一實際缺陷位置。修補控制器262額外提供控制訊號以操作快速轉向反射鏡292，以導引光束284衝射於需進行一雷射修補操作之電路132上，譬如燒蝕偽導體沉積物。此外，雷射修補頭270係為不動的，而定位器272係用以適當地使電路132相對於雷射修補裝置而移動。
第3A圖繪示為用以檢測電路缺陷以及確認與修補此缺陷之裝置的簡化架構示意圖，在本發明之一實施例中，第3B圖所示為第3A圖所示之裝置之局部的簡化示意圖。根據本發明之一實施例，一電路檢測及修補系統300包含一第一檢測站110與一結合之自動缺陷確認及修補站320，第一檢測站110係用以自動檢測電路，自動缺陷確認及修補站320係用以自動確認第一檢測站110所找到的候選缺陷之正確性；接著自動修補已確認為實際缺陷之候選缺陷。
第3A圖中所示之檢測站110及其相關元件的架構及其操作方式已於第1圖中說明。為維持揭露之清楚及避免模糊本發明所欲教示之重點，將省略這些子系統之結構及功能之進一步描述。
如第3A圖所示，一第一電路132在檢測站110進行自動光學檢測，而前一個檢測過的電路132係位於缺陷確認及修補站320以進行缺陷確認，且如有需要時進行可修補缺陷之修補。前一個檢測過的電路132已於檢測站110進行過自動光學檢測，且其上之至少一候選缺陷已經過缺陷分析器150識別。
候選缺陷之指示160會被提供至一確認及修補控制器362，此確認及修補控制器362係可操作地與缺陷確認及修補站320相連接。合適之確認控制訊號164會被提供至缺陷確認及修補站320，以定位一確認及修補頭370並擷取候選缺陷之確認影像136，此適於確認缺陷分析器150所識別為候選缺陷之候選缺陷為假警報或實際缺陷。
缺陷確認及修補站320包含一定位器172，以連續定位確認及修補頭370，確認及修補頭370包含一攝影機與一修補裝置，例如：一雷射修補裝置，以因應確認控制訊號而操作。擷取及分析候選缺陷174之位置的確認影像136，以決定哪些候選缺陷為實際缺陷，而哪些候選缺陷只是假警告而已。當有需要時，會對那些可修補之被判定為實際缺陷的候選缺陷進行修補操作。確認控制訊號164至少指出缺陷分析器150所識別出之候選缺陷的幾何位置。此外，其他相關資訊，例如：缺陷之型式，亦可額外被指示出來。在第3A圖所示之實施例中，定位器172係用以獨立地控制確認及修補頭370之X－Y定位，然而，亦可使用其他類型之定位方式，例如：旋轉定位或是相對於確認及修補頭370之電路132定位。
在一待檢測電路132上之每一個候選缺陷位置174，會用光照射此位置，以提供至少一確認影像136，此確認影像136會被使用於進一步的自動缺陷分析。根據本發明之一實施例，如第1圖以及以上所述，利用具有一波長之光照射候選缺陷位置174，使那裡的一基板部分發螢光，藉此產生一在鄰近於候選缺陷位置174之電路132部分之螢光影像。此外，其他合適之照明類型亦可應用於缺陷確認，舉例而言，在諸如掠射角等各種不同角度所提供之多色或單色的光線、具有不同預設顏色組成之光線或是適於高度分析之呈一角度架構的光線。確認影像與用於識別候選缺陷之反射率影像130可具有相同之解析度，或是不同的解析度，例如：一較高之解析度。
確認影像136會被提供至缺陷分析器150，在此實施例中，缺陷分析器150係用以為在初始檢測中所獲得之反射率影像以及確認影像136提供影像分析功能，雖然這不一定是其唯一之實施方式。此外，一獨立的分析器係用以各別進行反射率影像130以及確認影像136之分析。舉例而言，獨立的缺陷分析器可為位於不同電腦中之不同的中央處理器，或是位於相同電腦中之不同的中央處理器，或是在相同電腦中實際上獨立的中央處理器。
在初始檢測以及後續自動缺陷確認之影像分析功能可皆使用至少部分相同的影像處理演算法，或是可使用不同的影像處理演算法。適用於自動地以光學方式檢測電路以及自動確認候選缺陷為真實缺陷的裝置及方法均詳細揭露於Savereigo等人之美國專利第6,870,611號，以及Noy等人之美國專利申請案10/793,224並以申請號第2005/195389號公開，上述兩案均被讓與給本案申請人，且其所揭露之相關照明習知技術均納入至本案中。
在候選缺陷位置174擷取一確認影像136之後，缺陷分析器會判斷在那裡是否有一可修補之實際缺陷。如果一可修補之實際缺陷是位於位置174，缺陷分析器150會提供一機器可讀缺陷報告260至一確認及修補控制器362。機器可讀缺陷報告260至少包含一修補操作所要進行之位置。如需要時，確認及修補控制器362會處理機器可讀缺陷報告260並輸出修補控制訊號264。缺陷分析器150以及確認及修補控制器362中之一或多者會根據待修補之缺陷而定義修補參數並提供一指示。舉例而言，此指示可包含一或多個修補操作之種類(例如：雷射燒蝕誤置之導體)、位置之詳細定義以接收雷射能量、欲傳輸之雷射脈衝的數量以及欲施加之雷射功率。
值得注意的是，雖然在第3A圖中所示之確認及修補控制器362為單一的單元，然而，這不一定是其唯一之實施方式，於此亦可使用獨立的確認控制器及修補控制器，以提供各個確認功能及修補功能。
除了一攝影機以及影像擷取光學裝置之外，確認及修補頭370額外包含一修補裝置，例如：一雷射，用以雷射修補電路132上之可修補缺陷。為清楚解釋本發明所欲教示之重點，在此實施例中所示為用以進行確認及修補之一單一裝置，其包含有攝影機以及雷射，然而，這不一定是其唯一之實施方式。此外，攝影機與雷射可各別被設置於獨立且可各自定位之裝置中。舉例而言，修補操作可藉由一確認及修補頭370而進行，其包含燒蝕導體中之偽部分，局部沉積額外的導體材料。
根據本發明之一實施例，雷射能量會因應修補控制訊號264之一修補指示而傳輸至缺陷位置174，以進行一修補操作。在完成一初始修補操作之後，確認及修補頭370會擷取位置174之至少一額外的確認影像136，此確認影像136會被送到缺陷分析器150。如果缺陷分析器150確定在缺陷位置174仍有一可修補之實際缺陷，一個新的機器可讀缺陷報告260會被送至確認及修補控制器362，當有需要時，會自動再形成一用於一後續修補操作之指示，且確認及修補頭370中之修補裝置會根據再形成的修補指示而在缺陷位置174進行一額外的修補操作。這些確認缺陷存在、再形成一修補指示、及後續自動進行一修補操作之過程會一直重覆直到缺陷分析器150確定可修補之缺陷已被適當地修補，或是缺陷位置174為不可修補。
在確定可修補之缺陷已被適當地修補後，確認及修補頭370會因應確認控制訊號164而被再定位至下一個候選缺陷位置。在下一個候選缺陷之位置處會擷取一或多個確認影像136，此確認影像136會被送至缺陷分析器150。缺陷分析器150會自動分析在下一個候選缺陷位置之一或多個確認影像，以確認在下一個候選缺陷位置處是否存在一實際缺陷。如上所述，如果在下一個候選缺陷位置174存在有一可修補之實際缺陷，便會進行一具有後續確認及修補操作之再形成的修補操作直到缺陷被適當地修補，或是確定缺陷位置174為無法修補。
請參考第3B圖，其所示為一缺陷確認及修補頭370之簡化示意圖。根據本發明之一實施例，缺陷確認及修補頭370包含一影像擷取裝置以及一修補裝置，例如：一雷射修補裝置，用以修補一電路132上之有缺陷的導體。例如，雷射修補裝置適於燒蝕掉導體材料中之偽部分、移除形成於一導體上之氧化物或重新製作誤成型之導體部分，且亦可用於一製程中，以塗敷導體材料於導體遺漏之處。
根據本發明之一實施例，關於缺陷確認及修補頭370，此影像擷取裝置包含一攝影機372，例如：丹麥之JAI所販售之3晶片CCD沿著一光軸373成像於位置174，以及一照明器以提供一或多個在軸或離軸照明。在第3B圖之實施例中，在軸照明是由一螢光照明器所提供，此螢光照明器包含一照明雷射375，用以傳輸具有一波長之照明至位置174，此波長適於使在位置174之電路132之基板發螢光，且藉由一高亮度在軸照明器374，例如：發光二極體照明器提供單色或多色照明。如第3B圖所示，從照明雷射375以及在軸照明器374而來之光會穿過適當之光耦合器，例如：局部鍍銀鏡，以沿著光軸373照射於位置174。離軸照明是由離軸照明器376所提供，其可為一發光二極體照明器，以提供合適之單色或多色光，其配置為環形照明器在相對於光軸373之一或多個照明角度。可同時提供來自照明雷射375、在軸照明器374以及離軸照明器376之照明，或是根據一特別檢查需求所需之不同時間而提供。
攝影機372透過適當之透鏡，例如：Navitar所販售之6000X變焦鏡筒透鏡(zoom tube lens)以及Mitutoyo所販售之10X/0.28物鏡298，以沿著光軸373觀察位置174。合適之濾光片377，舉例而言，高通濾光片、低通濾光片及/或凹痕光學濾光片(notch optical filters)之適當組合，係提供以確保攝影機372僅接收進行缺陷確認所需之成像，且濾除掉會干擾適用於缺陷確認所獲得之影像的光線，例如：由照明雷射375所提供之螢光照明之反射率，此照明雷射375係用以使電路132之基板發螢光。
根據本發明之一實施例，確認及修補頭370之各確認及修補功能被配置為至少部分地沿著光軸373共用相同之光徑。此修補功能包含一脈衝雷射產生器282，例如：法國的Teem Photonics of Grenoble之被動式Q開關微雷射，此脈衝雷射產生器282係由一定位器172所支撐，以產生一脈衝式雷射光束284。一合適之微雷射可依據其應用，而選自例如用以輸出波長為532奈米、1064奈米或其他合適波長之光束的雷射頭。脈衝式雷射光束284會通過第一聚焦光學裝置286，舉例而言，此第一聚焦光學裝置286包含一10X物鏡288以及125mm聚焦透鏡290，以使雷射光束284聚焦，而二者可由美國光學供應商如Edmund Optics以及Newport公司而得。雷射光束284會被導引到衝射至Newport公司所販售之一雙軸快速轉向反射鏡292上，配置以掃描此脈衝式雷射光束284至電路132上所欲之位置。之後，脈衝式雷射光束284會藉由部分透射鏡291被交疊，此部分透射鏡291之架構方式是用以結合雷射光束284之光徑以及從照明雷射375和在軸照明器374而來之照明，此雷射光束284會穿過第二聚焦光學裝置296，舉例而言，此第二聚焦光學裝置296包含一Edmund Optics公司所販售之62.9mm透鏡以及物鏡298。根據本發明之一較佳實施例，此物鏡及其它光學元件之配置方式係如圖中所示，且其鍍膜需與雷射光束284所選定之波長相搭配。
如上所述，根據本發明之一實施例，修補頭370之各確認及修補功能至少部分共用一光徑。一極化立方體分光鏡391會結合光束384之各光徑、從照明雷射375以及在軸照明器374而來之照明，以與攝影機372觀察電路132之位置174所沿著之光軸373相重疊。
確認及修補控制器362係可操作地與缺陷確認及修補頭370相連接，此缺陷確認及修補頭370包含攝影機372、在軸照明器374、照明雷射375以及離軸照明器376，以相對於待修補之電路132上之一缺陷位置174適當地定位雷射缺陷確認及修補頭370，以提供一缺陷確認操作予一理想之照明器，且擷取缺陷位置174之一影像。此外，確認及修補控制器362會適當地與定位器172、雷射282以及快速轉向反射鏡292連接，以控制及導引所需之光束284進行一雷射修補操作，例如：燒蝕掉偽導體沉積。
在本發明之一實施例中，確認及修補控制器362係與定位器272連接，此定位器272適為一X－Y定位器，以相對於一候選缺陷位置174適當地定位確認及修補頭370。此外，缺陷確認及修補頭370係為不動的，且定位器係用以適當地使電路132相對於缺陷確認及修補頭370而移動。
快速轉向反射鏡292之定位係藉由缺陷確認及修補控制器362因應缺陷分析器150所接收之一機器可讀缺陷報告260所提供之修補控制訊號364所控制。快速轉向反射鏡292之控制係導引光束284以選擇性地衝射於待修補之電路132上所需的位置。
現在請參考第4圖，其為根據本發明之另一實施例之用以檢測、確認及修補電路缺陷之裝置的簡化架構示意圖。根據本發明之一實施例，一電路檢測及修補系統400包含一第一檢測站110以自動檢測電路與一結合之自動缺陷確認及修補站420以自動確認第一檢測站110所找到的候選缺陷之正確性，之後，自動修補已確認為實際缺陷之候選缺陷。根據本發明之一實施例，如第4圖所示，檢測站110及自動缺陷確認及修補站420整合地形成於相同之底盤上，以作為包含有檢測及修補系統400之單元的一部分。
第4圖中所示之檢測站110及其相關元件的架構及其操作方式已於第1圖中說明。而第4圖中所示之自動缺陷確認及修補站420及其相關元件的架構及其操作方式已於第3A圖及第3B圖中說明。為維持揭露之清楚及避免模糊本發明所欲教示之重點，將省略這些子系統之結構及功能之進一步描述。
現在請參考第5圖，其所示為一簡化流程圖，以說明第2A圖至第4圖所示之確認及修補裝置其操作之一自動模式，根據本發明之一實施例及第6A圖至第11圖，其為簡化之圖示，以說明根據第5圖中所示之流程進行電路導體之修補的過程。
根據本發明之一實施例，一電路在初始時會被檢測，以識別候選缺陷位置。初始檢測可利用獨立的檢測裝置(第1圖及第3A圖)、與用以確認候選缺陷為真實缺陷之裝置相結合之檢測裝置(第2A圖)、或是利用結合確認及修補功能之檢測裝置(第4圖)來進行。
如圖中標號500所示，確認在一候選缺陷位置上存在一真實且可修補之缺陷，例如：利用缺陷分析器150進行確認。第6A圖所示係為一電路之一部分，其已被確認為有缺陷且可修補的。此電路部分包含導線610及620。此導線係藉由一額外之導體線段630而短路。第6A圖中所示之缺陷已被確定為可藉由移除此額外之導體線段630而修補。如果一候選缺陷位置被判定為無缺陷，則一確認操作會繼續進行到下一個候選缺陷位置。如果判定一候選缺陷位置為一無法修補之缺陷，此電路可被丟棄或是被適當地標記，舉例而言，利用雷射產生器282(如第2B圖及第3B圖所示)確保此有缺陷的電路最終會被丟棄。確認的動作可完全地自動化，或可由一操作員進行確認。
然而，如果在一候選缺陷位置上確定存在一真實且可修補之缺陷，如此則定義出電路上位於缺陷部位或位置之待修補部分，且一修補處理即被指定。第6B圖所示為第6A圖中所示之電路部分的二維影像，而第6C圖所示為一參考影像152，其包含一對應於第6A圖中所示之電路部分其正確的輪廓。相對於第6C圖中之參考影像，第6B圖中之影像分析確認此電路部分實為有缺陷的，且線段640需被移除以修補此電路。
在此範例中，第6D圖中所示之待修補的線段640係被定義且一適當之修補處理係被規劃以修補線段640，舉例而言，利用雷射燒蝕以移除額外之導體線段630其適當的部分。用於雷射處理之一指示可由缺陷分析器150、或藉由諸如在修補控制器262(第2A圖)或在一確認及修補控制器362(第3A圖或第4圖)之一共處理器(co－processor)、或藉由其他適合之處理方法而規劃。根據本發明之一實施例，一般會規劃用以移除一額外之導體線段諸如額外之導體線段630的雷射處理以至少部分移除此線段，然而避免損傷用以形成電路之基板。此即意指所提供之雷射劑量將會留下部分額外的導線部分未被移除。那就是說，選擇所使用之雷射或雷射輸出之雷射光束的功率，以使其不會損傷此基板，即使其代表根據初始施加於一有缺陷之電路部分的雷射光束之能量，不會完全地移除及/或完成一修補操作。如果一電路部分之修補處理需進行遺漏之導體材料之沉積，可規定一修補處理，以避免沉積過多之導體材料。因此，在初始處理後，可徹底地完成線段630之修補，或是不用徹底地完成。
雷射處理係根據所規定之修補處理而接著傳送至待修補之部分。在進行修補處理之後，便會檢測待修補之部分，舉例而言，利用一自動確認裝置。當選定一雷射光束能量以避免損傷基板時，便特別需要一檢測操作，即使在雷射處理之初始應用後未完成一修補操作。此外，此檢測操作對於進行於一導體上之一修補操作之完成以及雷射光束是否已損傷基板二者皆進行評估。根據本發明之一實施例，此自動確認裝置係與第3A圖、第3B圖以及第4圖之一雷射處理裝置搭配，以避免需要在獨立之確認及修補站之間傳送待修補之電路。
如果確認裝置確定需要額外之處理以適當地修補此電路，便會重新定義實行修補之待處理部分，且規劃一新的處理規定，此處理規定包含待施加之雷射能量(會使用一具有可調整之雷射功率輸出的雷射)。諸如雷射處理之修補處理係根據重新規劃之規定而重覆進行。此檢測、決定以及處理之重新規劃的操作會重覆直到已適當地修補待修補之部分。而在進行一適當之修補後，此系統會進入到下一個候選缺陷位置，以確認存在一真實且可修補之缺陷。
第7A圖中顯示為在經過一雷射修補處理之一初始施加之後的導體610及620與額外線段630。此初始雷射修補處理係不足以完全地移除線段630。因此，如第7B圖中所示，一二維確認影像指出此線段630未被完全地移除，舉例而言，此二維確認影像是藉由螢光成像技術所擷取，且如第7C圖中所示，為了所有對應於額外之導體線段630之線段640所作的雷射修補處理，指示會被規劃。亦可使用其他型式之確認成像技術，如三維成像，其適於決定殘留導體的高度。此決定將有助於定義一後續之雷射處理指示，例如：定義出在後續之雷射處理中所施加之雷射功率。
在根據重新規劃之修補指示進一步進行雷射處理後，進一步地侵蝕線段630，且如第8A圖所示，額外之導體線段630的殘留部分632及634係為非連續。如第8B圖所示，在進行一雷射修補處理後所擷取到之一二維確認影像指出：當相對於第6C圖中之參考影像進行分析時，額外之導體線段630僅被部分移除。如第8C圖所示，重新規劃用於雷射修補處理之指示，使雷射能量僅能傳輸至所規定之線段640，此線段640係對應於額外之導體線段630的殘留部分632及634。值得注意的是，當藉由施加雷射能量以燒蝕此線段時，可降低處理強度，以避免對基板產生不必要的傷害。
而在根據重新規劃之修補指示進一步進行雷射處理後，如第9A圖所示，會進一步地侵蝕額外之導體線段630的殘留部分632及634。如第9B圖所示，在進行一雷射修補處理後所擷取到之一二維確認影像指出：當相對於第6C圖中之參考影像進行分析時，額外之導體線段630之殘留部分632及634仍然存在。如第9C圖所示，重新規劃用於雷射修補處理之指示，以僅移除線段640之殘留部分，此殘留部分係對應於額外之導體線段630之殘留部分632及634，進而產生如第10圖中所示之導體610及620之修補。此導體610及620之適當修補係由如第11圖中所示之一二維確認影像所確認，此確認影像是相對於第6C圖中之參考影像進行分析。
值得注意的是，用以修補一導體所需之反覆處理步驟的數目會改變，除外，亦可為待修補缺陷之尺寸、雷射之功率以及基板對於雷射損傷之敏感度之一函數。
雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。
100．．．電路檢測裝置
110．．．第一檢測站
120．．．自動缺陷確認站
130．．．反射率影像
132．．．電路
134．．．影像擷取裝置
136．．．確認影像
150．．．缺陷分析器
152．．．參考影像
154．．．電腦檔案參考資料
160．．．候選缺陷
161．．．缺陷報告
162．．．確認控制器
164．．．確認控制訊號
170．．．攝影機
172．．．定位器
174．．．候選缺陷位置
176．．．螢光影像
200．．．檢測及修補系統
240．．．缺陷修補站
242．．．雷射
260．．．機器可讀缺陷報告
262．．．修補控制器
264．．．修補控制訊號
270．．．修補頭
272．．．定位器
280．．．雷射修補裝置
282．．．雷射產生器
284．．．光束
286．．．第一聚焦光學裝置
288．．．物鏡
290．．．聚焦透鏡
291．．．部分透射鏡
292．．．快速轉向反射鏡
294．．．第二聚焦光學裝置
296．．．透鏡
298．．．物鏡
300．．．檢測及修補系統
320．．．修補站
362．．．確認及修補控制器
370．．．修補頭
372．．．攝影機
373．．．光軸
374．．．在軸照明器
375．．．照明雷射
376．．．離軸照明器
377．．．濾光片
391．．．極化立方體分光鏡
400．．．檢測及修補系統
420．．．自動缺陷確認及修補站
500．．．簡化之流程圖
610、620．．．導線
630．．．額外之導體線段
632、634．．．殘留部分
640．．．線段
第1圖所示為根據本發明之一實施例之用以自動檢測電路之電路檢測裝置的簡化架構示意圖；第2A圖所示為根據本發明之一實施例之用以自動檢測及修補電路之裝置的簡化架構示意圖；第2B圖所示為第2A圖所示之局部裝置的簡化示意圖；第3A圖繪示為根據本發明之另一實施例之用以自動檢測及修補電路之裝置的簡化架構示意圖；第3B圖所示為第3A圖所示之局部裝置的簡化示意圖；第4圖所示為根據本發明之再一實施例之用以自動檢測及修補電路之裝置的簡化架構示意圖；第5圖所示為根據本發明之一實施例之一簡化流程圖，用以說明第2A圖至第4圖所示之確認及修補裝置其操作之一自動模式；以及第6A圖至第11圖所示為根據第5圖之流程進行修補之一電路的簡化局部示意圖。
100．．．電路檢測裝置
110．．．第一檢測站
120．．．自動缺陷確認站
130．．．反射率影像
132．．．電路
134．．．影像擷取裝置
136．．．確認影像
150．．．缺陷分析器
152．．．參考影像
154．．．電腦檔案參考資料
160．．．候選缺陷
161．．．缺陷報告
162．．．確認控制器
164．．．確認控制訊號
170．．．攝影機
172．．．定位器
174．．．候選缺陷位置
176．．．螢光影像

Claims (10)

  1. 一種適於自動檢測及修補印刷電路板之裝置，包含：一檢測裝置，用以自動檢測印刷電路板，並提供待修補區域之一機器可讀指示；一自動修補裝置，係於至少部分該等待修補區域上，利用該機器可讀指示以修補該等印刷電路板；以及一自動修補再形成裝置，係於一初始自動修補操作後，自動再檢測該等印刷電路板，並將該等待修補區域上之一再形成機器可讀指示，提供給該自動修補裝置；其中該自動修補裝置係利用一雷射掃描組以燒蝕沉積於至少部分該等待修補區域之偽導體，該雷射掃描組包含一快速轉向反射鏡(fast steering mirror)以及一雷射，該快速轉向反射鏡至少可沿雙軸旋轉，該雷射適於輸出一雷射光束，以衝射該快速轉向反射鏡上。
  2. 如請求項1所述之裝置，其中該自動修補裝置包含一雷射。
  3. 如請求項2所述之裝置，其中該雷射係用以輸出具有一強度之該雷射光束，以移除至少部分之一導體並避免損傷與該等印刷電路板相連之一基板部分。
  4. 如請求項1所述之裝置，其中該檢測裝置與該自動修補裝置皆利用至少一共同之確認及修補元件。
  5. 如請求項1所述之裝置，其中該檢測裝置包含一候選缺陷識別元件以及一缺陷確認元件。
  6. 如請求項1所述之裝置，其中該自動修補裝置是因應該等待修補區域之該再形成機器可讀指示，進行一額外修補操作。
  7. 一種適於自動檢測及修補印刷電路板之方法，包含：自動檢測印刷電路板，並提供待修補區域上之一機器可 讀指示；因應至少部分該等待修補區域上的該機器可讀指示，於該等印刷電路板上進行一修補操作；於一初始修補操作後，再檢測一待修補區域，以提供該待修補區域之一額外機器可讀指示；再形成一待修補區域之該機器可讀指示；以及因應一待修補區域之該再形成機器可讀指示，利用一雷射掃描組進行一額外修補操作；其中該雷射掃描組包含一快速轉向反射鏡(fast steering mirror)以及一雷射，該進行一修補操作包含利用一雷射光束掃描一待修補區域，以燒蝕沉積於至少部分之一待修補區域上的一偽導體，該利用一雷射光束進行掃描包含輸出一雷射光束，並導引該雷射光束衝射一快速轉向反射鏡，該快速轉向反射鏡可至少沿雙軸旋轉。
  8. 如請求項7所述之方法，其中該自動檢測操作及該修補操作皆利用至少一共同之元件以進行確認及修補。
  9. 如請求項7所述之方法，其中該所輸出之該雷射光束具有一強度，足以移除至少部分之一導體，並避免損傷與該印刷電路板相連之一基板部分。
  10. 如請求項7所述之方法，其中該自動檢測包含識別候選缺陷，之後，確認該等候選缺陷為真實且可修補之缺陷。
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