TWI610383B - 半導體元件外觀檢驗設備及其光學路徑結構 - Google Patents

Abstract

一種半導體元件外觀檢驗設備及其光學路徑結構，於基座上至少設有一取放機構及一外觀檢驗區，該取放機構安裝著一吸取頭，該吸取頭由上而下依序包括一扣卡套件、一環套、以及一吸嘴，其中該環套具有由上而下漸縮的圓錐面；該外觀檢驗區至少包括兩組條狀光源，該兩組條狀光源間隔一距離並採用面對面配置；藉此，該吸取頭被移動至該兩組條狀光源之間，該兩組條狀光源投射出的光線會經該環套的圓錐面而向下反射，在檢驗作業中提供均勻的背光。

Description

半導體元件外觀檢驗設備及其光學路徑結構

本發明為一種半導體元件外觀檢驗設備之技術領域，尤其指一種能提高檢驗作業中的背光強度，增加外觀檢驗精確度的設計。

隨著科技的發達，半導體元件尺寸越做越小，滿足消費者要求產品輕薄短小的需求。半導體元件生產後，會放置於載盤，經移載機構移至相關檢驗機台進行一系列的檢驗作業，而隨著半導體元件尺寸越小，檢驗作業中也必須克服相對衍生的問題。

如圖1所示，為習用半導體元件外觀檢驗設備之結構示意圖。半導體元件10是由取放機構的吸取頭11吸附，一背景光源12提供向下照明的光線，下方其座13透過內部鏡頭組聚焦成像於影像感測元件，再利用軟體進行分析及判讀，決定良品及不良品。

在上述結構中，如果半導體元件10尺寸比該吸取頭11小(如圖1所示)，該背景光源12部份光線就會被該吸取頭11擋住，導致影像感測元件無法獲得均勻背光，容易獲得品質不佳的影像(如圖2所示)，圖中虛線區域為因光線被遮蔽所呈現的陰暗區域，此區域容易造成影像判斷出現誤判的情形。

為了改善此狀況，針對一些小尺寸半導體元件的外觀檢驗，廠商會增加額外的輔助光源套件，藉此獲得均勻的背光源。但此方法會增加設備安裝及校對時間，當欲進行其他半導體元件的測試就需拆除，增加廠商的困擾。

本發明之主要目的係提供一種半導體元件外觀檢驗設備及其光學路徑結構，此設計能提供均勻的背光，增加半導體元件外觀檢驗的精確度，尤其是針對尺寸較小的半導體元件，效果更為明顯。

本發明之次要目的係提供一種更換方便的半導體元件外觀檢驗設備，針對不同的檢驗產品規格，本發明得自取放機構快速更換不同型式的吸取頭或吸嘴，藉此達到提供均勻背光之目的，快速且方便。

為達上述之目的，本發明半導體元件外觀檢驗設備之光學路徑結構，包括至少一取放機構及一外觀檢驗區，該取放機構安裝著一吸取頭，該吸取頭由上而下依序包括一扣卡套件、一環套、以及一吸嘴，其中該環套具有由上而下漸縮的圓錐面；該外觀檢驗區至少包括兩組條狀光源，該兩組條狀光源間隔一距離並採用面對面配置；藉此，在該吸取頭被移動至該兩組條狀光源之間，該兩組條狀光源投射出的光線會經該環套的圓錐面而向下反射，在外觀檢驗作業中提供均勻的背光。

由於本發明係於該吸取頭設計具有反射光線效果的該環套，配合於該外觀檢驗區所設置該兩組條狀光源，當欲進行小尺寸半導體元件外觀檢驗時，就不用如習用方式須更換另一組光源套件，本發明直接更換該吸取頭或吸嘴即可，方便快速，且讓外觀檢驗更為精確。

再者，該扣卡套件具有一向下延伸的中空套軸，該環套具有一套孔，該套軸是固定於該套孔內。該套軸與該套孔的固定方式可為緊配合和採螺紋接合方式等其中至少一種。

另外，該扣卡套件與該環套也可為一體成型的結構，以利生產製造的方便性。

另外，該環套的底端具有一卡止部，該吸嘴具有通孔，該通孔係套置於該卡止部，而該吸嘴係固定於該環套。

另外，該環套的該圓錐面可為光滑面，或是該環套為金屬材質且於該圓錐面表面設有一反光層，如此增加該條狀光源的反光量，以更有效地將光線經該圓錐面反射至正下方位置。

10‧‧‧半導體元件

11‧‧‧吸取頭

12‧‧‧背景光源

13‧‧‧基座

2‧‧‧基座

21‧‧‧移載軌道

22‧‧‧載台

23‧‧‧橫移軌道

24‧‧‧載盤

3‧‧‧取放機構

31‧‧‧吸取頭

31A‧‧‧吸取頭

31B‧‧‧吸取頭

311‧‧‧扣卡套件

311A‧‧‧扣卡套件

311B‧‧‧扣卡套件

3111‧‧‧套軸

312‧‧‧環套

312A‧‧‧環套

312B‧‧‧環套

312C‧‧‧環套

3121‧‧‧圓錐面

3122‧‧‧氣體通道

3123‧‧‧套孔

3124‧‧‧卡止部

3125‧‧‧反光層

313‧‧‧吸嘴

313A‧‧‧吸嘴

313B‧‧‧吸嘴

3131‧‧‧通孔

32‧‧‧氣壓管件

33‧‧‧支撐平台

34‧‧‧背光源

35‧‧‧通道

4‧‧‧外觀檢驗區

41‧‧‧條狀光源

42‧‧‧環狀光源

圖一為習用半導體元件外觀檢驗設備之結構示意圖；圖二為習用半導體元件外觀檢驗作業中針對小尺寸半導體元件可能獲得的影像示意圖；圖三為本發明半導體元件外觀檢驗設備之立體示意圖；圖四為本發明第一實施例之分解圖；圖五為本發明運作方式之示意圖；圖六為本發明第二實施例之分解圖；圖七為本發明第三實施例之分解圖；圖八為本發明環套之另一實施例的示意圖。

以下配合圖式及元件符號對本發明之實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。

如圖3所示，為本發明半導體元件外觀檢驗設備的立體圖。本發明半導體元件外觀檢驗設備是在基座2安裝著一移載軌道21、一載台22、一橫移軌道23、一取放機構3、以及設置有一外觀檢驗區4，該載台22安裝於移載軌道21上，能承載一載盤24作第一方向的線性移動，其中該載盤24是用以放置待測半導體元件；該橫移軌道23呈90度交錯狀橫跨該移載軌道21，該取放機構3安裝於該橫移軌道23處並能作第二方向的移動，其中第一方向與第二方向互相垂直，該外觀檢驗區4並列設置於該移載軌道21一側。當該待測半導體元件放置於載盤24後，經該載台22移動至該移載軌道21與橫移軌道23交匯處，再由該取放機構3吸取待測半導體元件經該橫移軌道23移動至該外觀檢驗區4，該基座2於該外觀檢驗區4所在位置的內部安裝著同軸光源、鏡頭組、影像感測元件等構件，藉此在外觀檢驗過程中，讓待測半導體元件聚焦成像於該影像感測元件，再利用軟體進行外觀的分析及判讀。此部份該基座2內部機構及運作方式與習用相同，故不再詳加描述。

如圖4所示，接著就本發明之光學路徑結構作一說明。本發明於該取放機構3安裝著一吸取頭31，更具體的為該取放機構3中的氣壓管件32底端安裝著該吸取頭31，該吸取頭31由上而下依序包括一扣卡套件311、一環套312、以及一吸嘴313，該扣卡套件311為一般氣壓管件的快速接頭。該環套312具有由上而下漸縮的圓錐面3121，中心具有貫穿的氣體通道3122。該圓錐面3121的錐度為45度，表面為光滑面，以利光線的反射，但並不以此為限，圓錐面3121的 錐度可依實際整體光路考量，調整適合的錐度。該吸嘴313安裝於該環套312底端，配合環套312的氣體通道3122與該扣卡套件311，構成一個可與該氣壓管件32快速拆裝的吸取接頭。另外該取放機構3的另一支撐平台33安裝著一個朝下的背光源34，該背光源34為一均光板，能提供均勻朝下的光線，該支撐平台33與該背光源34中央另具有貫穿的一通道35，該通道35供該氣壓管件32可向下伸出及升降移動。

該外觀檢驗區4除了設置於該基座2內部的構件外，於基座2由上而下依序安裝著至少兩組條狀光源41及一環狀光源42，該兩組條狀光源41採用面對面配置中間並間隔一距離，用以供該吸取頭31能移動至中間位置。該條狀光源41為發光二極體燈條。該環狀光源42能提供朝向中心區域的均勻光源。本實施例中不同型式的光源，是配合相對形狀之半導體元件的外觀檢驗作業。

如圖5所示，本發明之重點在於：該吸取頭31具有能反射光線的環套312，配合位於該外觀檢驗區4之面對面配置的條狀光源41，當進行半導體元件外觀檢驗作業，除了該背光源34會提供向下的均勻光線，該條狀光源41亦向中央區域投射出光線，利用該環套312的圓錐面3121，進一步使光線由水平方向反射至正下方位置，透過該基座2內之鏡頭組、影像感測元件等構件，進行半導體元件外觀的相關辨識作業。利用本發明所增設的該條狀光源41，對一些小尺寸的半導體元件，更能提供均勻的背光，增加半導體元件外觀檢驗的精確度。

如圖6所示，為本發明第二實施例之立體圖。本實施例主要是改良該吸取頭31A的部份結構，在本實施例中吸取頭31A仍包括扣卡套件311A、環套312A、以及一吸嘴313A，不同之處在於：該扣卡套件311A另具有一向下延伸的中空套軸3111，而該環套312A相對位置則具有套孔3123，其中套軸3111與套 孔3123的組裝方式可為緊配合，或是採螺紋的接合方式，以利拆裝。另外，該環套312A的底端還具有一卡止部3124，該吸嘴313A則具有通孔3131，組裝時施加外力將該通孔3131撐開套置於該卡止部3124，即可完成該吸嘴313A與該環套312A的組裝作業。此設計的目的是方便使用者快速更換不同尺寸的吸嘴313A。

如圖7所示，為本發明第三種實施例圖之立體分解圖。在本實施例中是提供該吸取頭31B的另一種設計，本實施例該扣卡套件311B與該環套312B為一體成型的結構。該環套312B底端仍設有與上述實施例相同的卡止部3124，因此該使用者在針對不同尺寸的半導體元件時，亦可選用合適的吸嘴313B套置入該環套312B的卡止部3124。

在本實施例中，該環套312可為塑膠材質，並於該圓錐面3121表面形成光滑面，以利光線反射，但並不以此為限。該如圖8所示，該環套312C可為金屬材質，且於該圓錐面3121表面設有一反光層3125，該反光層3125可經濺鍍或陽極處理等方式附著於該圓錐面3121，增加條狀光源41的反光量，以更有效地將光線經環套312C的圓錐面3121反射至正下方位置。

綜合以上所述，本發明半導體元件外觀檢驗設備及其光學路徑結構，是利用採水平對臥配置之條狀光源41所投射的光線，經該吸取頭31之環套312表面而反射至正下方位置，在檢驗作業上具有下列幾項具體優點：1.所提供的向下輔助光源，有助於增加背光強度，同步增加外觀檢驗的精確度；2.本發明吸取頭31可事先針對不同檢驗產品規格，配合相對形狀、尺寸的環套312，組裝成多組吸取頭31，欲檢驗不同半導體元件時，採用快速接頭的該吸取頭31，就能直接快速立即更換，方便容易又快速，或是針對不同半導體元件僅更換不同尺寸的吸嘴313，讓更換作業更為容易； 3.當待測半導體元件尺寸小於15mm*15mm，甚至為2mm*2mm，只須更換相對之吸取頭31或是吸嘴313，就能獲得較佳的背光強度與均衡性，不必如習用方式須更換另一組光學套件。

以上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。

2‧‧‧基座

3‧‧‧取放機構

31‧‧‧吸取頭

311‧‧‧扣卡套件

312‧‧‧環套

3121‧‧‧圓錐面

3122‧‧‧氣體通道

313‧‧‧吸嘴

32‧‧‧氣壓管件

33‧‧‧支撐平台

34‧‧‧背光源

35‧‧‧通道

4‧‧‧外觀檢驗區

41‧‧‧條狀光源

42‧‧‧環狀光源

Claims (8)

1. 一種半導體元件外觀檢驗設備之光學路徑結構，包含至少一取放機構及一外觀檢驗區，其中：該取放機構安裝著一吸取頭，該吸取頭由上而下依序包括一扣卡套件、一環套、以及一吸嘴，其中該環套具有由上而下漸縮的圓錐面，該扣卡套件具有一向下延伸的中空套軸，該環套具有一套孔，該套軸係固定於該套孔內，該環套的底端具有一卡止部，該吸嘴具有通孔，該通孔係套置於該卡止部，而該吸嘴係固定於該環套；該外觀檢驗區至少包括兩組條狀光源，該兩組條狀光源間隔一距離並採用面對面配置；藉此，在該吸取頭被移動至該兩組條狀光源之間，該兩組條狀光源投射出的光線會經該環套的圓錐面而向下反射，在外觀檢驗作業中提供均勻的背光。
2. 如申請專利範圍第1項所述半導體元件外觀檢驗備之光學路徑結構，其中該圓錐面為光滑面。
3. 如申請專利範圍第1項所述半導體元件外觀檢驗設備之光學路徑結構，其中該取放機構具有一氣壓管件，該氣壓管件底端安裝該吸取頭。
4. 如申請專利範圍第3項所述半導體元件外觀檢驗設備之光學路徑結構，其中該取放機構設有一支撐平台及一背光源，而該氣壓管件穿設於該支撐平台及該背光源。
5. 如申請專利範圍第1項所述半導體元件外觀檢驗設備之光學路徑結構，其中該套軸與該套孔的固定方式為緊配合和採螺紋接合方式等其中至少一種。
6. 如申請專利範圍第1項所述半導體元件外觀檢驗設備之光學路徑結構，其中該扣卡套件與該環套為一體成型的結構。
7. 如申請專利範圍第1項所述半導體元件外觀檢驗設備之光學路徑結構，其中該環套為金屬材質且於該圓錐面表面設有一反光層。
8. 一種半導體元件外觀檢驗設備，包括一移載軌道、一載台、一橫移軌道、一取放機構、以及設置有一外觀檢驗區，該載台安裝於移載軌道上並承載一載盤作第一方向的線性移動，該橫移軌道呈交錯狀橫跨該移載軌道，該取放機構安裝於該橫移軌道處並作第二方向的移動，該外觀檢驗區並列設置於該移載軌道一側，該取放機構安裝著一吸取頭，其特徵在於：該吸取頭由上而下依序包括一扣卡套件、一環套、以及一吸嘴，其中該環套具有由上而下漸縮的圓錐面，該扣卡套件具有一向下延伸的中空套軸，該環套具有一套孔，該套軸係固定於該套孔內，該環套的底端具有一卡止部，該吸嘴具有通孔，該通孔係套置於該卡止部，而該吸嘴係固定於該環套；該外觀檢驗區至少包括兩組條狀光源，該兩組條狀光源間隔一距離並採用面對面配置；藉此，在該吸取頭被移動至該兩組條狀光源之間，該兩組條狀光源投射出的光線會經該環套的圓錐面而向下反射，在外觀檢驗作業中提供均勻的背光。