TWI458936B - 光學檢測裝置 - Google Patents

Description

光學檢測裝置

本發明是有關一種光學檢測裝置，且特別是有關於一種用於檢測覆晶基板的光學檢測裝置。

按，覆晶基板(flip chip substrate)是一種體積小且具有高密度接點及電路的電路板，其具有體積小、高腳數、良好電氣特性等優點。而在將晶粒接合於覆晶基板之前，有必要對覆晶基板進行測試，如此可避免因為覆晶基板本身的瑕疵而導致晶粒的損耗。

然而，習知檢測裝置在檢測覆晶基板時，大都忽略了檢測覆晶基板穿孔與焊墊兩者的相對位置，故，習知檢測裝置並無法滿足覆晶基板更精密之需求，進而可能導致覆晶基板於使用時產生問題。例如：當覆晶基板穿孔與焊墊兩者的中心線距離相差過大時，若將數個錫球設置於覆晶基板的焊墊上，該些錫球相對於覆晶基板板面的高度將不一致，進而使得上述覆晶基板於回焊的過程中產生空焊的機率上升。

緣是，本發明人有感上述缺失之可改善，乃特潛心研究並配合學理之運用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺失之本發明。

本發明實施例在於提供一種光學檢測裝置，其利於測得覆晶基板穿孔與焊墊兩者的相對位置，以令覆晶基板可達到更精密之要求。

本發明實施例提供一種光學檢測裝置，用於檢測一覆晶基板，該覆晶基板包含有一板體、至少一形成於該板體的焊墊、及一形成於該板體的絕緣層，該絕緣層覆蓋於該至少一焊墊的部分區域且形成有至少一穿孔，該至少一焊墊經該至少一穿孔而暴露於外，該光學檢測裝置包括：一孔徑掃描單元，其包含一用以發出照射於該覆晶基板絕緣層之光線的第一光源模組以及一用以發出可穿透該絕緣層並照射於該至少一焊墊之光線的第二光源模組；以及一取像單元，其包含一用以接收該覆晶基板所反射光線的攝像模組，該攝像模組經該第一光源模組取得一呈現有該至少一穿孔孔徑的第一影像，該攝像模組經該第二光源模組取得一呈現有該至少一焊墊表面外徑的第二影像。

較佳地，該第一光源模組所發出光線之波長小於該第二光源模組所發出光線之波長。

較佳地，該第一光源模組為至少一用以發出紫外光線的紫外光線產生器。

較佳地，該第二光源模組為一用以發出紅外光線的紅外光線產生器。

較佳地，該第二光源模組呈環形且包圍形成有一通孔，該第一光源模組所發出之光線經該通孔照射於該覆晶基板的絕緣層上。

較佳地，該攝像模組包含一倍率調整鏡頭及一用以將光學信號轉換為電信號的信號接收器，該孔徑掃描單元所發出之光線自該覆晶基板反射後經該倍率調整鏡頭傳遞至該信號接收器。

較佳地，該光學檢測裝置進一步包含一孔深檢測器，該孔深檢測器用以發出垂直照射於該覆晶基板之光線並取得該覆晶基板的該至少一穿孔孔深。

較佳地，該孔深檢測器設置於該孔徑掃描單元與該取像單元的一側。

較佳地，該光學檢測裝置進一步包含一用以固定該覆晶基板的平台，該平台可相對於該孔徑掃描單元與該孔深檢測器移動。

較佳地，該光學檢測裝置進一步包含有一固定單元，該固定單元定位該孔徑掃描單元、該取像單元、及該孔深檢測器的彼此相對位置，且該固定單元具有一用以定位該第一光源模組以及該第二光源模組兩者相對位置的U形板。

綜上所述，本發明實施例所提供的光學檢測裝置透過孔徑掃描單元與取像單元以取得覆晶基板上的相關資訊，並利於得知覆晶基板穿孔與焊墊兩者的相對位置，以使覆晶基板可在更精密的檢測環境下進行檢測，進而令覆晶基板可達到更精密之要求。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。

〔較佳實施例〕

請參閱圖1至圖8所示，其為本發明的較佳實施例，其中，圖1和圖2為本實施例的立體示意圖，圖3至圖6及圖8為本實施例的平面示意圖，圖7為本實施例的功能方塊示意圖。

復參照圖1至圖3所示，其為一種光學檢測裝置，用於檢測一覆晶基板6。其中，上述覆晶基板6包含有一板體61、至少一形成於板體61的焊墊62、及一形成於板體61的絕緣層63。所述絕緣層63覆蓋於上述焊墊62的部分區域且對應形成有穿孔64，每一焊墊62經其所對應的穿孔64而暴露於外。

更詳細的說，所述絕緣層63於本實施例中以綠漆為例，而焊墊62以銅墊為例，但不以上述為限。再者，為便於判斷覆晶基板6是否具有缺陷，覆晶基板6可定義出下述參數(如圖3所示)：絕緣層63的穿孔64可界定出一孔徑D1、一穿孔中心線C1、及一孔深H，而焊墊62可界定出一表面之外徑D2及一焊墊中心線C2。並且，絕緣層63的穿孔64側壁與焊墊62側緣之間的距離可定義為兩差值R1、R2，而所述穿孔中心線C1以及焊墊中心線C2之間的距離定義為一中心差Rc。

所述光學檢測裝置包括一孔徑掃描單元1、一取像單元2、一孔深檢測器3、一固定單元4、以及一計算單元5。

所述孔徑掃描單元1包含一用以發出照射於覆晶基板6絕緣層63之光線的第一光源模組11(如圖4所示)以及一用以發出可穿透絕緣層63並照射於焊墊62之光線的第二光源模組12(如圖5所示)。並且，第一光源模組11所發出光線之波長小於第二光源模組12所發出光線之波長。

更詳細的說，如圖4所示，於本實施例中，第一光源模組11以數個紫外光線產生器111為例，且該些紫外光線產生器111呈環狀排列，但於實際應用時，不受限於此。例如：所述第一光源模組11亦可為單個紫外光線產生器(圖略)或是數個呈非環狀排列的紫外光線產生器(圖略)。

其中，所述紫外光線產生器111所發出之紫外光線用以照射於覆晶基板6之絕緣層63，進而使覆晶基板6之絕緣層63吸收紫外光線並反射黃色光線。

再者，如圖5所示，於本實施例中，第二光源模組12以一環形的紅外光線產生器121為例，且第二光源模組12包圍形成有一通孔122，以使第一光源模組11所發出之光線經通孔122照射於覆晶基板6的絕緣層63上，但於實際應用時，不受限於此。例如：第二光源模組12亦可為數個紅外光線產生器121(圖略)，且該些紅外光線產生器121可依設計者需求而設計成環形或非環形排列。

其中，所述紅外光線產生器121所發出之紅外光線可穿透覆晶基板6之絕緣層63藉以照射於焊墊62上，進而使焊墊62反射上述紅外光線。

所述取像單元2包含一攝像模組21，用以接收覆晶基板6所反射之光線。上述攝像模組21接收覆晶基板6之絕緣層63反射第一光源模組11發出之光線以取得一第一影像22(如圖4A所示)，所述第一影像22呈現有穿孔64孔徑D1並可得知穿孔中心線C1的位置。

再者，攝像模組21接收覆晶基板6之焊墊62反射第二光源模組12發出之光線以取得一第二影像23(如圖5A所示)，所述第二影像23呈現有焊墊62表面外徑D2並可得知焊墊中心線C2的位置。

更詳細的說，所述攝像模組21包含一倍率調整鏡頭211及一用以將光學信號轉換為電信號的信號接收器212，而孔徑掃描單元1所發出之光線自覆晶基板6反射後經倍率調整鏡頭211傳遞至信號接收器212。

復參照圖6所示，所述孔深檢測器3設置於孔徑掃描單元1與取像單元2的一側，且孔深檢測器3用以發出垂直照射於覆晶基板6之光線並取得覆晶基板6的穿孔64孔深H。

更詳細的說，所述孔深檢測器3所發出之光線將先後照射於絕緣層63表面以及焊墊62經穿孔64而外露之表面。照射於絕緣層63表面之光線將先反射至孔深檢測器3，其後，照射於焊墊62經穿孔64而外露之表面的光線才反射至孔深檢測器3。

藉此，所述孔深檢測器3經由其所接收到的前後光線時間差，進而取得所掃描部位之覆晶基板6的穿孔64孔深H。

如圖1和圖2所示，所述固定單元4包含有固定主板41、一上橫板42、一下橫板43、一U形板44、一連接板45、及一定位板組46。其中，上述上橫板42、下橫板43、U形板44、連接板45、及定位板組46皆固定於所述固定主板41的一端面，但不受限於此。

所述上橫板42與上橫板42於中央部位分別開設有一容置孔421、431，且容置孔421、431大致對應於倍率調整鏡頭211的外徑大小。

再者，所述上橫板42與上橫板42垂直地固定於固定主板41端面(亦即容置孔421的軸向平行於固定主板41端 面)，所述倍率調整鏡頭211穿設於上述容置孔421、431，且倍率調整鏡頭211部分穿出於下橫板43的容置孔431，而信號接收器212位於上橫板42之上方。

所述U形板44相對兩側的部位分別形成有一開孔441，且上述兩開孔441的大小分別對應於倍率調整鏡頭211的外徑以及第二光源模組12的通孔122。再者，所述U形板44相對兩側的部位其中之一固定於下橫板43的底面且套設於倍率調整鏡頭211穿出下橫板43的部位，而所述U形板44相對兩側的另一部位固定於第二光源模組12上方。

所述連接板45於中央部位形成有一貫孔451且於外側形成有數個向外斜下延伸角度定位片452。再者，連接板45以貫孔451套設於倍率調整鏡頭211穿出U形板44的部位，且固定於連接板45內緣。而所述角度定位片452則分別固定該些紫外光線產生器111。

所述定位板組46用以將孔深檢測器3固定於上述固定主板41端面。

藉此，固定單元4可定位孔徑掃描單元1、取像單元2、及孔深檢測器3的彼此相對位置。而上述固定單元4的板與板之間固定方式可為螺鎖，但不受限於此，如：亦可使用鉚接或焊接。

如圖7和圖8所示，所述計算單元5電性連接於取像單元2，其中，計算單元5可為連接於取像單元2外之電腦或設置於取像單元2內之處理器，在此不加以限制。計算單元5經由取像單元2所得之第一影像22以及第二影像23，以測得絕緣層63的穿孔64側壁與焊墊62側緣之間的差值R1、R2及穿孔中心線C1與焊墊中心線C2之間的中心差Rc。

藉此，可透過上述差值R1、R2與中心差Rc來判斷絕緣層63的穿孔64與焊墊62之間的相對位置是否符合設計者之要求。

具體來說，當中心差Rc的值愈小且兩差值R1、R2的值愈接近，則絕緣層63的穿孔64與焊墊62之間的相對位置愈為準確。

反之，當中心差Rc的值愈大且兩差值R1、R2的值相差愈大，則絕緣層63的穿孔64與焊墊62之間的相對位置愈不準確；此時，可透過差值R1、R2的大小來判斷焊墊62相對於絕緣層63穿孔64的偏移方向及偏移量。

此外，如圖4、圖5和圖6所示，本實施例於實際應用時，所述光學檢測裝置的固定單元4可裝設於一滑軌上(圖略)且包含有一平台7，覆晶基板6則固定於上述平台7上。其中，所述平台7可相對於孔徑掃描單元1與孔深檢測器3移動。

藉此，當覆晶基板6相對於上述孔徑掃描單元1與孔深檢測器3移動，使覆晶基板6所欲檢測的部位受孔徑掃描單元1與孔深檢測器3掃描過後，即可完成掃描的動作。

而上述所指的彼此相對移動可為下述情形：所述孔徑掃描單元1與孔深檢測器3的位置不變而覆晶基板6的位置移動(如：承載覆晶基板6的平台7移動)；所述覆晶基板6的位置不變而孔徑掃描單元1與孔深檢測器3的位置移動(如：固定單元4於滑軌上移動)；或所述孔徑掃描單元1以及孔深檢測器3的位置移動並且覆晶基板6的位置亦移動。

[實施例的功效]

根據本發明實施例，上述的光學檢測裝置以固定單元4定位孔徑掃描單元1、取像單元2、及孔深檢測器3，藉以利於光學檢測裝置取得覆晶基板6上的相關量測數據，進而使覆晶基板6可達到更精密之要求。

其中，光學檢測裝置可透過孔深檢測器3來取得所掃描部位之覆晶基板6的穿孔64孔深H，並且經由上述差值R1、R2與中心差Rc來判斷絕緣層63的穿孔64與焊墊62之間的相對位置。藉此，利於判斷覆晶基板6是否符合設計者之要求。

以上所述僅為本發明之實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍。

1．．．孔徑掃描單元

11．．．第一光源模組

111．．．紫外光線產生器

12．．．第二光源模組

121．．．紅外光線產生器

122．．．通孔

2．．．取像單元

21．．．攝像模組

211．．．倍率調整鏡頭

212．．．信號接收器

22．．．第一影像

23．．．第二影像

3．．．孔深檢測器

4．．．固定單元

41．．．固定主板

42．．．上橫板

421．．．容置孔

43．．．下橫板

431．．．容置孔

44．．．U形板

441．．．開孔

45．．．連接板

451．．．貫孔

452．．．角度定位片

46．．．定位板組

5．．．計算單元

6．．．覆晶基板

61．．．板體

62．．．焊墊

63．．．絕緣層

64．．．穿孔

7．．．平台

D1．．．孔徑

D2．．．外徑

C1．．．穿孔中心線

C2．．．焊墊中心線

R1．．．差值

R2．．．差值

Rc．．．中心差

H．．．孔深

圖1為本發明光學檢測裝置的立體組合示意圖；

圖2為本發明光學檢測裝置另一視角的立體組合示意圖；

圖3為本發明光學檢測裝置所檢測之覆晶基板的相關參數示意圖；

圖4為本發明光學檢測裝置之第一光源模組的使用示意圖；

圖4A為本發明光學檢測裝置透過第一光源模組所取得的第一影像示意圖；

圖5為本發明光學檢測裝置之第二光源模組的使用示意圖；

圖5A為本發明光學檢測裝置透過第二光源模組所取得的第二影像示意圖；

圖6為本發明光學檢測裝置之孔深檢測器的使用示意圖；

圖7為本發明光學檢測裝置的功能方塊示意圖；及

圖8為本發明光學檢測裝置所取得的第一影像疊合第二影像之示意圖。

1．．．孔徑掃描單元

11．．．第一光源模組

12．．．第二光源模組

122．．．通孔

2．．．取像單元

21．．．攝像模組

211．．．倍率調整鏡頭

212．．．信號接收器

3．．．孔深檢測器

4．．．固定單元

41．．．固定主板

42．．．上橫板

43．．．下橫板

44．．．U形板

45．．．連接板

46．．．定位板組

Claims (10)

1. 一種光學檢測裝置，用於檢測一覆晶基板，該覆晶基板包含有一板體、至少一形成於該板體的焊墊、及一形成於該板體的絕緣層，該絕緣層覆蓋於該至少一焊墊的部分區域且形成有至少一穿孔，該至少一焊墊經該至少一穿孔而暴露於外，該光學檢測裝置包括：一孔徑掃描單元，其包含一用以發出照射於該覆晶基板絕緣層之光線的第一光源模組以及一用以發出可穿透該絕緣層並照射於該至少一焊墊之光線的第二光源模組；以及一取像單元，其包含一用以接收該覆晶基板所反射光線的攝像模組，該攝像模組經該第一光源模組取得一呈現有該至少一穿孔孔徑的第一影像，該攝像模組經該第二光源模組取得一呈現有該至少一焊墊表面外徑的第二影像。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光學檢測裝置，其中，該第一光源模組所發出光線之波長小於該第二光源模組所發出光線之波長。
3. 如申請專利範圍第2項所述之光學檢測裝置，其中，該第一光源模組為至少一用以發出紫外光線的紫外光線產生器。
4. 如申請專利範圍第2項所述之光學檢測裝置，其中，該第二光源模組為一用以發出紅外光線的紅外光線產生器。
5. 如申請專利範圍第1項所述之光學檢測裝置，其中，該第二光源模組呈環形且包圍形成有一通孔，該第一光源 模組所發出之光線經該通孔照射於該覆晶基板的絕緣層上。
6. 如申請專利範圍第1項所述之光學檢測裝置，其中，該攝像模組包含一倍率調整鏡頭及一用以將光學信號轉換為電信號的信號接收器，該孔徑掃描單元所發出之光線自該覆晶基板反射後經該倍率調整鏡頭傳遞至該信號接收器。
7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項所述之光學檢測裝置，其進一步包含一孔深檢測器，該孔深檢測器用以發出垂直照射於該覆晶基板之光線並取得該覆晶基板的該至少一穿孔孔深。
8. 如申請專利範圍第7項所述之光學檢測裝置，其中，該孔深檢測器設置於該孔徑掃描單元與該取像單元的一側。
9. 如申請專利範圍第7項所述之光學檢測裝置，其進一步包含一用以固定該覆晶基板的平台，該平台可相對於該孔徑掃描單元與該孔深檢測器移動。
10. 如申請專利範圍第7項所述之光學檢測裝置，其進一步包含有一固定單元，該固定單元定位該孔徑掃描單元、該取像單元、及該孔深檢測器的彼此相對位置，且該固定單元具有一用以定位該第一光源模組與該第二光源模組兩者相對位置的U形板。