TWI595952B - 雷射及影像擷取定位裝置及其定位方法 - Google Patents

Description

雷射及影像擷取定位裝置及其定位方法

本發明係關於一種定位裝置及其定位方法，特別是關於一種雷射及影像擷取定位裝置及其定位方法。

在現有半導體晶片的封裝膠體成形的過程中，容易發生溢膠(molding flash)缺陷，亦即部份流動的膠體意外進入阻隔膜與晶片承座(或引腳)下表面之間，因此在封膠程序後產生不當覆蓋該晶片承座或引腳下表面之多餘殘膠毛邊，致使晶片承座或引腳無法完整暴露其下表面，進而產生散熱或電性接觸不良的情形，間接造成該晶片封裝後之良率下滑。

鑑於上述的缺點，藉由一運算單元對一基板之影像執行影像分析運算並與樣板比對，以偵測基板之晶片承座及引腳部因溢膠而被殘膠覆蓋的部分，接著利用一雷射產生器之雷射軌跡來燒蝕去除殘膠，以避免晶片之引腳部發生電性接觸不良的情形。

然而，由於該基板是透過乘載座進行移動，在與該雷射產生器進行對位時仍然具有因機械操作而無法避免的距離誤差，例如，採用一種螺桿式平台對該基板進行移動，其中透過一影像擷取器與小範圍影像進行檢測，所產生的誤差為+20至-20微米之間，而單次校正範圍僅在10平方 毫米以內，因此當欲校正範圍為70平方毫米時，由於校正的範圍過大而造成該螺桿式平台需進行調整而移動該基板至少49次，因而導致螺桿間隙的校正精度擴大至50微米以上，使得該雷射產生器燒蝕去除該基板上的殘膠的精確度無法提高。另外，在偵測該基板之前，是分別對該雷射產生器及與該影像擷取器進行校正，其中該雷射產生器的雷射鏡頭扭曲與該影像擷取器的影像扭曲，無法進行一次性校正，導致校正作業較為複雜。

故，有必要提供一種改良之雷射及影像擷取定位裝置及方法，以解決習用技術所存在的間題。

本發明之主要目的在於提供一種雷射及影像擷取定位方法，利用既有的除膠雷射器對待除膠基板進行雷射標記，再由影像擷取器擷取待除膠基板的影像進行分析，根據比對後的誤差距離而調整待除膠基板相對於除膠雷射器的相對位置，藉以提升除膠雷射器對待除膠基板進行除膠的精確度。

本發明之次要目的在於提供一種雷射及影像擷取定位裝置，透過設置除膠雷射器及影像擷取器，對除膠基板相對於除膠雷射器的相對位置進行精密校正。

為達上述之目的，本發明提供一種雷射及影像擷取定位方法，包含一標記步驟、一影像擷取步驟、一分析步驟及一調整步驟；該標記步驟是將一待除膠基板放置在一除膠雷射器下方並進行雷射標記，使該待除膠基板上形成至少一輔助對位記號；該影像擷取步驟是利用一影像擷取器對該待除膠基板擷取一影像，並對該影像中的待除膠基板設定一目標 位置；該分析步驟是利用一處理器計算該目標位置與該輔助對位記號之間的一誤差距離；該調整步驟是根據該誤差距離調整該待除膠基板位於該除膠雷射器下方的一相對位置。

在本發明之一實施例中，在該標記步驟中，該待除膠基板具有多個定位單元，該除膠雷射器在每一該定位單元內皆雷射標記形成一個該輔助對位記號。

在本發明之一實施例中，在該影像擷取步驟中，對該影像中的待除膠基板設定多個目標位置，每一該目標位置係對應位於該待除膠基板的一個該定位單元的一幾何中心。

在本發明之一實施例中，在分析步驟中，該誤差距離是透過對該影像中的該目標位置與該輔助對位記號之間的一畫素單位距離加以換算成一長度單位距離而獲得。

在本發明之一實施例中，在該調整步驟之後更包含一重複步驟，係依據該待除膠基板位於該除膠雷射器下方調整後的相對位置再重新進行該標記步驟。

在本發明之一實施例中，在該標記步驟中，該待除膠基板上預先貼附一墊片，該除膠雷射器係在該待除膠基板上的墊片上雷射標記形成該輔助對位記號。

在本發明之一實施例中，在該標記步驟中，該輔助對位記號係為十字形對位記號。

在本發明之一實施例中，在該標記步驟中，由該輔助對位記號為中心並以一徑長標記多個邊緣對位記號。

在本發明之一實施例中，在該調整步驟中，是利用一線性馬達驅動一移動承載座，進而移動該待除膠基板而調整該待除膠基板相對於該除膠雷射器的相對位置。

在本發明之一實施例中，在該標記步驟之前更包含一校正步驟，係對該除膠雷射器及該影像擷取器分別進行位置校正。

在本發明之一實施例中，本發明提供一種雷射及影像擷取定位裝置，包含一除膠雷射器、一影像擷取器、一移動承載座及一處理器；該除膠雷射器用以對一待除膠基板進行殘膠去除及雷射標記；該影像擷取器設置在該除膠雷射器的一側，用以對該待除膠基板進行影像擷取；該移動承載座用以承載該待除膠基板，並進行水平方向移動；該處理器用以控制該除膠雷射器、該影像擷取器及該移動承載座的動作。

如上所述，利用透過既有的該除膠雷射器在該待除膠基板進行雷射標記，同時由該影像擷取器擷取該待除膠基板的影像進行分析，根據比對該目標位置與該輔助對位記號之間的誤差距離而調整該待除膠基板相對於該除膠雷射器的相對位置，藉以提升該除膠雷射器對該待除膠基板進行除膠的精確度。

100‧‧‧雷射及影像擷取定位裝置

101‧‧‧待除膠基板

102‧‧‧定位單元

103‧‧‧墊片

2‧‧‧除膠雷射器

3‧‧‧影像擷取器

4‧‧‧移動承載座

41‧‧‧線性馬達

5‧‧‧處理器

P‧‧‧輔助對位記號

Q‧‧‧目標位置

S‧‧‧邊緣對位記號

R‧‧‧徑長

X‧‧‧長度

Y‧‧‧寬度

S201‧‧‧校正步驟

S202‧‧‧標記步驟

S203‧‧‧影像擷取步驟

S204‧‧‧分析步驟

S205‧‧‧調整步驟

S206‧‧‧重複步驟

第1圖是根據本發明雷射及影像擷取定位裝置的一較佳實施例的一示意圖；第2圖是根據本發明雷射及影像擷取定位裝置的一較佳實施例的元件關係的一示意圖； 第3及4圖是根據本發明雷射及影像擷取定位裝置的一較佳實施例的待除膠基板的一示意圖；及第5圖是根據本發明雷射及影像擷取定位方法的一較佳實施例的流程圖。

為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。再者，本發明所提到的方向用語，例如上、下、頂、底、前、後、左、右、內、外、側面、周圍、中央、水準、橫向、垂直、縱向、軸向、徑向、最上層或最下層等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。

請參照第1及2圖所示，為本發明雷射及影像擷取定位裝置的一較佳實施例，用以對一待除膠基板101進行定位的校正，該雷射及影像擷取定位裝置100包含一除膠雷射器2、一影像擷取器3、一移動承載座4及一處理器5。該待除膠基板101可以是具有多個半導體晶片且已經由封膠處理過的導線架條或基板條半成品，其中各半導體晶片的封裝膠體周圍或底側可能存在溢膠而需進行除膠。本發明將於下文詳細說明各元件的細部構造、組裝關係及其運作原理。

續參照第1及2圖所示，該除膠雷射器2主要用以對該待除膠基板101進行殘膠去除及雷射標記，在本實施例中，如第3圖所示，該待除膠基板101具有多個定位單元102，該定位單元102例如是該待除膠基板101上的每一半導體晶片的一單元區域。在標記前之前，該待除膠基板101上預 先貼附一墊片103，該墊片103例如是一張具適當黏性且便於撕除的貼紙。在標記的過程中，如第3及4圖所示，本發明利用既有的該除膠雷射器2轉而應用於提供額外的雷射標記作用，亦即利用該除膠雷射器2在該待除膠基板101的墊片103上雷射標記形成十字形對位記號的該輔助對位記號P，同時由該輔助對位記號P為中心並以一徑長R標記多個邊緣對位記號S，該等邊緣對位記號S位於該定位單元102的四個對角上，其中該徑長R是由一長度X及一寬度Y換算而獲得，且該長度X為每個定位單元102的一長度的1/2，該寬度Y為每個定位單元102的一寬度的1/2，因此不需另設置其他專門用於標記的雷射器。再者，該影像擷取器3設置在該除膠雷射器2的一側，用以對該待除膠基板101進行影像擷取；該移動承載座4用以承載該待除膠基板101，並進行水平方向移動。如第1圖所示，該移動承載座4可乘載該待除膠基板101如箭頭方向往前後及左右移動；該處理器5電性連接該除膠雷射器2、該影像擷取器3及該移動承載座4的一線性馬達41，用以控制該除膠雷射器2、該影像擷取器3及該移動承載座4的動作。

依據上述的結構，利用該除膠雷射器2對該待除膠基板101進行如第3圖所示的標記該輔助對位記號P，以及利用該輔助對位記號P計算如第4圖所示的邊緣對位記號S；再透過該影像擷取器3對該待除膠基板101擷取一影像，並對該影像中的待除膠基板101的定位單元102的一幾何中心設定一目標位置Q；接著計算每一個該定位單元102的目標位置Q與該輔助對位記號P之間的一誤差距離，或是該等邊緣對位記號S的對角距離；最後，該處理器5會根據該誤差距離控制該線性馬達41而調整該待除膠基板101相對於該除膠雷射器2的相對位置，使該誤差距離能夠縮小至25微米以內，進 而提升該除膠雷射器2對該待除膠基板101各定位單元102中的每一半導體晶片的封裝膠體進行除膠的精確度。在本實施例中，本發明雷射及影像擷取定位裝置係採用如第3圖所示的標記該輔助對位記號P以及第4圖所示的邊緣對位記號S進行五個參考點的校正；在其他實施例中，亦可使用格線替代參考點，例如，劃分多條十字線而形成多個方框(71x71)，線與線彼此間隔1毫米，藉此增加校正的準確性，而能夠將至誤差距離能夠縮小至10微米以內。

要說明的是，本發明雷射及影像擷取定位裝置係採用該線性馬達41，其中的重複精度為+1微米至-1微米之間，同時與大範圍遠心鏡頭進行影像檢測，其單次校正範圍可達到70平方毫米。相較與習知的校正作業，本發明雷射及影像擷取定位裝置的效率高於習知49倍以上；再者，單次校正70平方毫米也不用再進行多次的移動，其精度誤差可縮小至25微米以下(校正範圍為70平方毫米)。另外，本發明雷射及影像擷取定位裝置係透過該除膠雷射器2與該影像擷取器3同時進行校正，可有效增加兩者同軸性與扭曲曲線的校正有效性。

藉由上述的設計，透過既有的該除膠雷射器2在該待除膠基板101進行雷射標記，同時由該影像擷取器3擷取該待除膠基板101的影像進行分析，根據比對該目標位置Q與該輔助對位記號P之間的誤差距離而調整該待除膠基板101相對於該除膠雷射器2的相對位置，藉以提升該除膠雷射器2對該待除膠基板101進行除膠的精確度。

請參閱第1、2圖並配合第4圖所示，為本發明雷射及影像擷取定位方法的一較佳實施例，係藉由對上述實施例的雷射及影像擷取定位 裝置100進行定位校正。其中該雷射及影像擷取定位方法包含一校正步驟S201、一標記步驟S202、一影像擷取步驟S203、一分析步驟S204、一調整步驟S205及一重複步驟S206；本發明將詳細說明步驟如下。

續參閱第1、2圖並配合第4圖所示，在該校正步驟S201中，係對上述實施例的雷射及影像擷取定位裝置100的一除膠雷射器2及該影像擷取器3分別進行位置校正。

續參閱第1、2及3圖並配合第4圖所示，該標記步驟S202是將一待除膠基板101放置在一除膠雷射器2下方並進行雷射標記，使該待除膠基板101上形成至少一輔助對位記號P；配合第3圖所示，該待除膠基板101具有多個定位單元102，在標記前之前，該待除膠基板101上預先貼附一墊片103，在標記的過程中，該除膠雷射器2係在該待除膠基板101的墊片103上雷射標記形成該輔助對位記號P。在本實施例中，該除膠雷射器2係在每一該定位單元102內皆雷射標記形成一個該輔助對位記號P，且該輔助對位記號P係為十字形對位記號，同時由該輔助對位記號P為中心並以一徑長R標記多個邊緣對位記號S，該等邊緣對位記號S位於該定位單元102的四個對角上，其中該徑長R是由一長度X及一寬度Y換算而獲得，且該長度X為每個定位單元102的一長度的1/2，該寬度Y為每個定位單元102的一寬度的1/2。

續參閱第1、2及3圖並配合第4圖所示，在該影像擷取步驟S203中，是利用一影像擷取器3對該待除膠基板101擷取一影像，並對該影像中的待除膠基板101設定一目標位置Q。在本實施例中，係對該影像中的待除膠基板101設定多個目標位置Q，每一該目標位置Q係對應位於該待除膠基板101的一個該定位單元102的一幾何中心。

續參閱第1、2及3圖並配合第4圖所示，在該分析步驟S204中，是利用一處理器5計算每一個該定位單元102的目標位置Q與該輔助對位記號P之間的一誤差距離。在本實施例中，該誤差距離是透過對該影像中的該目標位置Q與該輔助對位記號P之間的一畫素單位距離加以換算成一長度單位距離而獲得。

續參閱第1、2及3圖並配合第4圖所示，在該調整步驟S205中，是根據該誤差距離調整該待除膠基板101位於該除膠雷射器2下方的一相對位置。在本實施例中，是利用一線性馬達41驅動一移動承載座4進行如第1圖所示的箭頭方向往前後及左右移動，進而移動該待除膠基板101而調整該待除膠基板101相對於該除膠雷射器2的相對位置。

續參閱第1、2及3圖並配合第4圖所示，在該重複步驟S206中，係依據該待除膠基板101位於該除膠雷射器2下方調整後的相對位置再重新進行該標記步驟S202進行標記及位置校正。在本實施例中，本發明雷射及影像擷取定位方法係對該待除膠基板101進行4次循環的校正步驟S201、標記步驟S202、影像擷取步驟S203、分析步驟S204及調整步驟S205，藉以滿足該誤差距離能夠縮小至25微米以內，進而可以對該待除膠基板101進行後續的除膠作業；要說明的是，在其它實施例中，例如該待除膠基板101具有4個定位單元102，該待除膠基板101也可預先進行1次或4次以上循環的雷射標記及位置校正，再按該誤差距離校正調整後的相對位置對每一定位單元102中的半導體晶片的封裝膠體進行後續的除膠作業，其中步驟循環的次數並不以本實施例所侷限。

如上所述，利用既有的該除膠雷射器2對該待除膠基板101進行如第3圖所示的標記該輔助對位記號P；再透過該影像擷取器3對該待除膠基板101擷取一影像，並對該影像中的待除膠基板101的定位單元102的一幾何中心設定一目標位置Q；接著計算每一個該定位單元102的目標位置Q與該輔助對位記號P之間的一誤差距離；最後，該處理器5會根據該誤差距離控制該線性馬達41而調整該待除膠基板101相對於該除膠雷射器2的相對位置，使該誤差距離能夠縮小至25微米以內，進而提升該除膠雷射器2對該待除膠基板101進行除膠的精確度。

雖然本發明已以較佳實施例揭露，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與修飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

S201‧‧‧校正步驟

S202‧‧‧標記步驟

S203‧‧‧影像擷取步驟

S204‧‧‧分析步驟

S205‧‧‧調整步驟

S206‧‧‧重複步驟

Claims (9)

1. 一種雷射及影像擷取定位方法，包含步驟：一標記步驟，將一待除膠基板放置在一除膠雷射器下方並進行雷射標記，使該待除膠基板上形成至少一輔助對位記號，其中該待除膠基板上預先貼附一墊片，該除膠雷射器係在該待除膠基板上的墊片上雷射標記形成該輔助對位記號；一影像擷取步驟，利用一影像擷取器對該待除膠基板擷取一影像，並對該影像中的待除膠基板設定一目標位置；一分析步驟，利用一處理器計算該目標位置與該輔助對位記號之間的一誤差距離；及一調整步驟，根據該誤差距離調整該待除膠基板位於該除膠雷射器下方的一相對位置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之雷射及影像擷取定位方法，其中在該標記步驟中，該待除膠基板具有多個定位單元，該除膠雷射器在每一該定位單元內皆雷射標記形成一個該輔助對位記號。
3. 如申請專利範圍第2項所述之雷射及影像擷取定位方法，其中在該影像擷取步驟中，對該影像中的待除膠基板設定多個目標位置，每一該目標位置係對應位於該待除膠基板的一個該定位單元的一幾何中心。
4. 如申請專利範圍第1項所述之雷射及影像擷取定位方法，其中在分析步驟中，該誤差距離是透過對該影像中的該目標位置 與該輔助對位記號之間的一畫素單位距離加以換算成一長度單位距離而獲得。
5. 如申請專利範圍第1項所述之雷射及影像擷取定位方法，其中在該調整步驟之後更包含一重複步驟，係依據該待除膠基板位於該除膠雷射器下方調整後的相對位置再重新進行該標記步驟。
6. 如申請專利範圍第1項所述之雷射及影像擷取定位方法，其中在該標記步驟中，該輔助對位記號係為十字形對位記號。
7. 如申請專利範圍第1項所述之雷射及影像擷取定位方法，其中在該標記步驟中，由該輔助對位記號為中心並以一徑長標記多個邊緣對位記號。
8. 如申請專利範圍第1項所述之雷射及影像擷取定位方法，其中在該調整步驟中，是利用一線性馬達驅動一移動承載座，進而移動該待除膠基板而調整該待除膠基板相對於該除膠雷射器的相對位置。
9. 如申請專利範圍第1項所述之雷射及影像擷取定位方法，其中在該標記步驟之前更包含一校正步驟，係對該除膠雷射器及該影像擷取器分別進行位置校正。