TWI665443B - 自動光學檢測系統及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

一種自動光學檢測系統包括第一自動光學檢測機器與第二自動光學檢測機器，第二自動光學檢測機器電性連接至第一自動光學檢測機器。第一自動光學檢測機器使用第一解析度檢測待測物，以檢測待測物是否存在可能有缺陷的區域。第二自動光學檢測機器使用比第一自動光學檢測機器的第一解析度高的第二解析度，僅在可能有缺陷的區域內進行檢查，以檢測待測物中可能有缺陷的區域內是否有任一缺陷。

Description

自動光學檢測系統及其操作方法
本發明是有關於一種裝置與方法，且特別是有關於一種自動光學檢測系統及其操作方法。
在自動檢測領域，零脫逃(Zero Escape)係指能將產品中不符合規範之所有瑕疵品均檢出，而零誤判(Zero False Call)係指被檢測出不良的瑕疵品中不存在實際上符合規範的良品。由於「零脫逃」和「零誤判」在單次檢測架構下的衝突，傳統的單機單規格檢測無法同時滿足這兩個標準。
傳統方法使用全手工或半手動(有機器)來驗證檢測結果，以盡可能實現零脫逃的目標，然後手動地從已檢測出的缺陷中去除正常產品，以達成零誤判的目的。
然而，依賴於人工的驗證具有不確定性的缺點，如不可預測性、不可驗證性、不可記錄性和低重複性。這些不穩定的因素導致人工驗證的檢測過程無法融入大數據應用的工業4.0全自動、高效、高效生產框架的趨勢。
本發明提出一種自動光學檢測系統及其操作方法，改善先前技術的問題。
在本發明的一實施例中，本發明所提出的自動光學檢測系統包括第一自動光學檢測機器與第二自動光學檢測機器；第二自動光學檢測機器，電性連接至第一自動光學檢測機器。第一自動光學檢測機器使用第一解析度檢測待測物，以檢測待測物是否存在可能有缺陷的區域。第二自動光學檢測機器使用第二解析度僅在可能有缺陷的區域內進行檢查，以檢測待測物中可能有缺陷的區域內是否有任一缺陷，其中第二解析度高於第一解析度。
在本發明的一實施例中，當待測物中可能有缺陷的區域內存在任一缺陷時，待測物會被第二自動光學檢測機器判定為瑕疵品。
在本發明的一實施例中，當待測物中可能有缺陷的區域內沒有任一缺陷時，待測物會被第二自動光學檢測機器判定為良品。
在本發明的一實施例中，當第一自動光學檢測機器檢測到待測物中不存在可能有缺陷的區域時，待測物會被第一自動光學檢測機器判定為良品，並允許待測物直接通過第二自動光學檢測機器而不經檢查。
在本發明的一實施例中，自動光學檢測系統還包括運輸設備模組。運輸設備模組將待測物從第一自動光學檢測機器運輸到第二自動光學檢測機器。
在本發明的一實施例中，第一自動光學檢測機器包括第一運動裝置模組、第一光學模組、第一處理器與資料傳輸模組。第一運動裝置模組承載待測物，第一光學模組從第一運動裝置模組上的待測物中擷取基於第一解析度的第一影像。第一處理器對第一影像執行計算，以找出待測物中可能有缺陷的區域。資料傳輸模組向第二自動光學檢測機器發送待測物中可能有缺陷的區域之相關資料。
在本發明的一實施例中，第二自動光學檢測機器包括資料接收模組、第二運動裝置模組、第二光學模組與第二處理器。資料接收模組接收待測物中可能有缺陷的區域之相關資料，同時第二運動裝置模組承載待測物。第二光學模組從第二運動裝置模組上待測物之可能有缺陷的區域中擷取基於第二解析度的第二影像。第二處理器對第二影像執行計算，以識別在待測物中可能有缺陷的區域內是否存在任一缺陷。
在本發明的一實施例中，由第一自動光學檢測機器所擷取的待測物的第一影像為任一影像格式，並且由第二自動光學檢測機器所擷取的第二影像係在待測物之可能有缺陷的區域中。
在本發明的一實施例中，任一影像格式可以是灰階、彩色、高動態範圍(HDR)、原始、壓縮、一維、二維或三維。
在本發明的一實施例中，待測物是印刷電路板、半導體晶圓或顯示面板。
在本發明的一實施例中，本發明所提出自動光學檢測系統的操作方法包含以下步驟：使用第一自動光學檢測機器以第一解析度檢測待測物，以檢測待測物是否存在可能有缺陷的區域；以及使用第二自動光學檢測機器以第二解析度僅在可能有缺陷的區域內進行檢查，以檢測待測物中可能有缺陷的區域內是否有任一缺陷，其中第二解析度高於第一解析度。
在本發明的一實施例中，當待測物中可能有缺陷的區域內存在任一缺陷時，待測物會被第二自動光學檢測機器判定為瑕疵品。
在本發明的一實施例中，當待測物中可能有缺陷的區域內沒有任一缺陷時，待測物會被第二自動光學檢測機器判定為良品。
在本發明的一實施例中，當第一自動光學檢測機器檢測到待測物中不存在可能有缺陷的區域時，待測物會被第一自動光學檢測機器判定為良品，並允許待測物直接通過第二自動光學檢測機器而不經檢查。
在本發明的一實施例中，操作方法還包括：透過運輸設備模組將待測物從第一自動光學檢測機器運輸到第二自動光學檢測機器。
在本發明的一實施例中，使用第一自動光學檢測機器之步驟包括：使用第一自動光學檢測機器的第一運動裝置模組以承載待測物；從第一運動裝置模組上的待測物擷取基於第一解析度的第一影像；對第一影像執行計算，以找 出待測物中可能有缺陷的區域；以及向第二自動光學檢測機器發送待測物中可能有缺陷的區域之相關資料。
在本發明的一實施例中，使用第二自動光學檢測機器之步驟包括：接收待測物中可能有缺陷的區域之相關資料；使用第二自動光學檢測機器的第二運動裝置模組以承載待測物；從第二運動裝置模組上待測物之可能有缺陷的區域中擷取基於第二解析度的一第二影像；以及對第二影像執行計算，以確認在待測物中可能有缺陷的區域內是否存在任一缺陷。
在本發明的一實施例中，由第一自動光學檢測機器所擷取的待測物的第一影像為任一影像格式，並且由第二自動光學檢測機器所擷取的第二影像係在待測物之可能有缺陷的區域中。
在本發明的一實施例中，任一影像格式可以是灰階、彩色、高動態範圍(HDR)、原始、壓縮、一維、二維或三維。
在本發明的一實施例中，待測物是印刷電路板、半導體晶圓或顯示面板。
綜上所述，本發明之技術方案與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。本發明為提供的自動光學檢測系統兼備「零脫逃」和「零誤判」這兩個標準，消除了人工驗證的成本和不確定性。而且，自動光學檢測系統將第一和第二自動光學檢測機器的工藝納入了大數據應用的工業4.0結構。
以下將以實施方式對上述之說明作詳細的描述，並對本發明之技術方案提供更進一步的解釋。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附符號之說明如下：
100‧‧‧自動光學檢測系統
110‧‧‧第一自動光學檢測機器
120‧‧‧第二自動光學檢測機器
130‧‧‧運輸設備模組
190‧‧‧待測物
192‧‧‧可能有缺陷的區域
210‧‧‧第一組運動裝置模組
220‧‧‧第一組光學模組
230‧‧‧第一組處理器
240‧‧‧資料傳輸模組
310‧‧‧第二組運動裝置模組
320‧‧‧第二組光學模組
330‧‧‧第二組處理器
340‧‧‧資料接收模組
400‧‧‧操作方法
S410~S430‧‧‧步驟
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖是依照本發明一實施例之一種自動光學檢測系統的示意圖；第2圖是依照本發明一實施例之第一自動光學檢測機器的示意圖；第3圖是依照本發明一實施例之第二自動光學檢測機器的示意圖；以及第4圖是依照本發明一實施例之一種自動光學檢測系統的操作方法的流程圖。
為了使本發明之敘述更加詳盡與完備，可參照所附之圖式及以下所述各種實施例，圖式中相同之號碼代表相同或相似之元件。另一方面，眾所週知的元件與步驟並未描述於實施例中，以避免對本發明造成不必要的限制。
於實施方式與申請專利範圍中，涉及『電性連接』之描述，其可泛指一元件透過其他元件而間接電氣耦合至另一元件，或是一元件無須透過其他元件而直接電氣連結至另一元件。
於實施方式與申請專利範圍中，除非內文中對於冠詞有所特別限定，否則『一』與『該』可泛指單一個或複數個。
第1圖是依照本發明一實施例之一種自動光學檢測系統100的示意圖。如第1圖所示，自動光學檢測系統100包括第一自動光學檢測機器110、第二自動光學檢測機器120和一組運輸設備模組130。舉例而言，第一自動光學檢測機器110可以是3D錫膏檢查(SPI)機器或類似的裝置。第二自動光學檢測機器120可以是自動復檢機器。該組運輸設備模組130可以是一組機器手臂、軌道、夾具、有軌引導車輛(RGV)、自動引導車輛(AGV)、自動運輸裝置…等。
在結構上，第二自動光學檢測機器120電性連接至第一自動光學檢測機器110，使得第一自動光學檢測機器110可以將資料傳輸到第二自動光學檢測機器120。另外，一組運輸設備模組130(註：一個或多個，以下不再贅述)實體連接第一自動光學檢測機器110和第二自動光學檢測機器120，使得該組運輸設備模組130能夠將待測物190從第一自動光學檢測機器110運送到第二自動光學檢測機器120。在一實施例中，待測物190可以是印刷電路板。在一替代的實施例中，待測物190可以是半導體晶圓、顯示面板…等。
實際上，第一自動光學檢測機器110使用第一解析度(例如：相對低的解析度)來檢測查待測物190，以檢測待測物190中可能有缺陷的區域192(註：一個或多個，以下不再贅述)。由於第一解析度是相對較低的解析度，第一AOI機器110可以快速找出含有各種缺陷類型之可能有缺陷的區域192，以實現零脫逃，並且待測物190中可能有缺陷的區域192可用於零誤判時評估真假錯誤。舉例而言，真正的缺陷包括例如具有各種突起的導體，其中一些可能導致短路、銅飛濺、某些缺失特徵、具有嚴重缺口的導體、非局部不當寬度、沿著導體斷裂…等。
因此，第二自動光學檢測機器120使用第二解析度(例如：相對高的解析度)僅檢查可能有缺陷的區域192而不是整個待測物190，以便減少這個複檢週期時間。由於第二解析度是相對較高的解析度，所以第二自動光學檢測機器120可以用於自動且準確地檢測在可能有缺陷的區域192內是否存在任一缺陷(即，一個或多個真實缺陷)，從而在沒有人工驗證的情況下完成「零誤判」。在一些實施例中，第二解析度高於第一解析度；舉例而言，第二解析度是2-3um，第一解析度是10um，但是本發明不於此為限。
當第二自動光學檢測機器120檢測出待測物190中可能有缺陷的區域192內存在任一缺陷時，待測物190會被第二自動光學檢測機器120判定為瑕疵品。當第二自動光學檢測機器120檢測出待測物190中可能有缺陷的區域192內沒有任一缺陷時，待測物190會被第二自動光學檢測機器120判定為良品。
而且，當第一自動光學檢測機器110檢測到待測物190中不存在可能有缺陷的區域192時，待測物190會被第一自動光學檢測機器110判定為良品，並允許待測物 190直接通過第二自動光學檢測機器120而不經檢查。
第2圖是依照本發明另一實施例之第一自動光學檢測機器的示意圖。如第2圖所示，第一自動光學檢測機器110包括第一組運動裝置模組210(註：一個或多個，以下不再贅述)、第一組光學模組220(註：一個或多個，以下不再贅述)、第一組處理器230(註：一個或多個，以下不再贅述)與資料傳輸模組240(註：一個或多個，以下不再贅述)。
在結構上，第一組處理器230電性連接至第一組運動裝置模組210、第一組光學模組220和一組資料傳輸模組240。舉例而言，第一組運動裝置模組210可以是一組機器手臂、XY工作台、XY平臺、XYZ工作台和一組傳送機或其他軸控制器。第一組光學模組220可以包括一組鏡頭(例如：一組遠心鏡頭、一組顯微鏡鏡頭…等)和一組影像感測器(例如：一組二維影像資料感測器、一組三維高度資料感測器等)，其中該組二維影像資料感測器可以擷取單色影像、彩色影像、紅外(IR)影像…等等，並且該組三維高度資料感測器可以擷取雷射影像資料、圖案、對焦測距(DFF)資料…等。第一組處理器230可以是一組中央處理單元(CPU)，一組微控制器…等。資料傳輸模組240可以是與第二自動光學檢測機器120直接或間接通信的一組有線與/或無線資料傳輸模組。
實作上，第一組運動裝置模組210承載待測物190，第一組光學模組220從第一運動裝置模組210上的待測物190擷取基於第一解析度的第一影像。第一組處理器 230對第一影像執行計算，以找出待測物190中可能有缺陷的區域192。資料傳輸模組240向第二自動光學檢測機器120傳送待測物190中可能有缺陷的區域192之相關資料。
第3圖是依照本發明一實施例之第二自動光學檢測機器的示意圖。如第3圖所示，第二自動光學檢測機器120包括第二組運動裝置模組310(註：一個或多個，以下不再贅述)、第二組光學模組320(註：一個或多個，以下不再贅述)、第二組處理器330(註：一個或多個，以下不再贅述)與資料接收模組340(註：一個或多個，以下不再贅述)。
在結構上，第二組處理器330電性連接至第二組運動裝置模組310、第二組光學模組320與資料接收模組340。舉例而言，第二組運動裝置模組310可以是一組機器手臂、XY工作台、XY平臺、XYZ工作台和一組傳送機或其他軸控制器。第二組光學模組320可以包括一組鏡頭(例如：一組遠心鏡頭、一組顯微鏡鏡頭…等)和一組影像感測器(例如：一組二維影像資料感測器、一組三維高度資料感測器等)，其中該組二維影像資料感測器可以擷取單色影像、彩色影像、紅外(IR)影像…等等，並且該組三維高度資料感測器可以擷取雷射影像資料、圖案、對焦測距(DFF)資料…等。第二組處理器330可以是一組中央處理單元(CPU)，一組微控制器…等。資料接收模組340可以是與第一自動光學檢測機器110的資料傳輸模組240直接或間接通信的一組有線與/或無線資料接收模組。
實作上，資料接收模組340接收待測物190中可 能有缺陷的區域192之相關資料，第二組運動裝置模組310承載待測物190，第二組光學模組320從第二運動裝置模組310上待測物190之可能有缺陷的區域中192擷取基於第二解析度的第二影像。第二處理器330對第二影像執行計算，以識別在待測物190中可能有缺陷的區域192內是否存在任一缺陷。
在本發明的一實施例中，由第一自動光學檢測機器所擷取的待測物的第一影像為任一影像格式；由第二自動光學檢測機器所擷取的第二影像係在待測物之可能有缺陷的區域中，亦可為任一影像格式。在本發明的另一實施例中，前述任一影像格式可以是灰階、彩色、高動態範圍(HDR)、原始、壓縮、一維、二維、三維或其他可行的圖片格式。
為了對上述自動光學檢測系統100的操作方法做更進一步的闡述，請同時參照第1~4圖，第4圖是依照本發明一實施例之一種自動光學檢測系統100的操作方法400的流程圖。操作方法400包含步驟S410~S430(應瞭解到，在本實施例中所提及的步驟，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行)。
於步驟S410，使用第一自動光學檢測機器110以第一解析度檢測待測物190，以檢測待測物190是否存在可能有缺陷的區域192。具體而言，使用第一自動光學檢測機器110的第一運動裝置模組210以承載待測物190；從第一運動裝置模組210上的待測物190擷取基於第一解析度的第一 影像；對第一影像執行計算，以找出待測物190中可能有缺陷的區域192；以及向第二自動光學檢測機器120傳送待測物190中可能有缺陷的區域192之相關資料。
於步驟S420，透過運輸設備模組130將待測物190從第一自動光學檢測機器110運輸到第二自動光學檢測機器120。
於步驟S430，使用第二自動光學檢測機器120以第二解析度僅在可能有缺陷的區域192內進行檢查，以檢測待測物190中可能有缺陷的區域192內是否有任一缺陷，其中第二解析度高於第一解析度。具體而言，接收待測物190中可能有缺陷的區域192之相關資料；使用第二自動光學檢測機器120的第二運動裝置模組310以承載待測物190；從第二運動裝置模組310上待測物190之可能有缺陷的區域中192擷取基於第二解析度的第二影像；以及對第二影像執行計算，以識別在待測物190中可能有缺陷的區域192內是否存在任一缺陷。
於操作方法400中，當待測物190中可能有缺陷的區域192內存在任一缺陷時，待測物190被第二自動光學檢測機器120判定為瑕疵品。
於操作方法400中，當待測物190中可能有缺陷的區域192內沒有任一缺陷時，待測物190被第二自動光學檢測機器120判定為良品。
於操作方法400中，當第一自動光學檢測機器110檢測到待測物190中不存在可能有缺陷的區域時，待測物190會被第一自動光學檢測機器110判定為良品，並允許待測物190直接通過第二自動光學檢測機器120而不經檢查。
綜上所述，本發明為提供的自動光學檢測系統100兼備「零脫逃」和「零誤判」這兩個標準，消除了人工驗證的成本和不確定性。而且，自動光學檢測系統將第一自動光學檢測機器110和第二自動光學檢測機器120的工藝納入了大數據應用的工業4.0結構。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，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。

Claims (14)

  1. 一種自動光學檢測(AOI)系統，包括：一第一自動光學檢測機器，使用一第一解析度檢測一待測物，以檢測該待測物是否存在一經第一解析度檢測出的缺陷區域；一第二自動光學檢測機器，電性連接至該第一自動光學檢測機器，該第二自動光學檢測機器使用一第二解析度僅在該經第一解析度檢測出的缺陷區域內進行檢查，以檢測該待測物中該經第一解析度檢測出的缺陷區域內是否有任一缺陷，其中該第二解析度高於該第一解析度；以及一運輸設備模組，將該待測物從該第一自動光學檢測機器運輸到該第二自動光學檢測機器，其中該第一自動光學檢測機器包括：一第一運動裝置模組，承載該待測物；一第一光學模組，從該第一運動裝置模組上的該待測物擷取基於該第一解析度的一第一影像；一第一處理器，對該第一影像執行計算，以找出該待測物中該經第一解析度檢測出的缺陷區域；以及一資料傳輸模組，向該第二自動光學檢測機器發送該待測物中該經第一解析度檢測出的缺陷區域之相關資料，其中該第二自動光學檢測機器包括：一資料接收模組，接收與該待測物中該經第一解析度檢測出的缺陷區域相關之該資料；一第二運動裝置模組，承載該待測物；一第二光學模組，從該第二運動裝置模組上該待測物之該經第一解析度檢測出的缺陷區域中擷取基於該第二解析度的一第二影像；以及一第二處理器，對該第二影像執行計算，以識別在該待測物中該經第一解析度檢測出的缺陷區域內是否存在該任一缺陷。
  2. 如請求項1所述之自動光學檢測系統，其中當該待測物的該經第一解析度檢測出的缺陷區域內存在該任一缺陷時，該待測物會被該第二自動光學檢測機器判定為一瑕疵品。
  3. 如請求項1所述之自動光學檢測系統，其中當該待測物的該經第一解析度檢測出的缺陷區域內沒有該任一缺陷時，該待測物會被該第二自動光學檢測機器判定為一良品。
  4. 如請求項1所述之自動光學檢測系統，其中當該第一自動光學檢測機器檢測到該待測物中不存在該經第一解析度檢測出的缺陷區域時，該待測物會被該第一自動光學檢測機器判定為一良品，並允許該待測物直接通過該第二自動光學檢測機器而不經檢查。
  5. 如請求項1所述之自動光學檢測系統，其中由該第一自動光學檢測機器所擷取的該待測物的該第一影像為任一影像格式，並且由該第二自動光學檢測機器所擷取的該第二影像係在該待測物之該經第一解析度檢測出的缺陷區域中。
  6. 如請求項5所述之自動光學檢測系統，其中該任一影像格式可以是灰階、彩色、高動態範圍(HDR)、原始、壓縮、一維、二維或三維。
  7. 如請求項1所述之自動光學檢測系統，其中該待測物是一印刷電路板、一半導體晶圓或一顯示面板。
  8. 一種自動光學檢測系統的操作方法，該自動光學檢測系統包括一第一自動光學檢測機器以及一第二自動光學檢測機器，該操作方法包括以下步驟：使用該第一自動光學檢測機器以一第一解析度檢測一待測物，以檢測該待測物是否存在一經第一解析度檢測出的缺陷區域，其中使用該第一自動光學檢測機器之步驟包括：使用該第一自動光學檢測機器的一第一運動裝置模組以承載該待測物；使用該第一自動光學檢測機器的一第一光學模組從該第一運動裝置模組上的該待測物擷取基於該第一解析度的一第一影像；使用該第一自動光學檢測機器的一第一處理器對該第一影像執行計算，以找出該待測物中該經第一解析度檢測出的缺陷區域；以及使用該第一自動光學檢測機器的一資料傳輸模組向該第二自動光學檢測機器發送該待測物中該經第一解析度檢測出的缺陷區域之相關資料；透過一運輸設備模組將該待測物從該第一自動光學檢測機器運輸到該第二自動光學檢測機器；以及使用該第二自動光學檢測機器以一第二解析度僅在該經第一解析度檢測出的缺陷區域內進行檢查，以檢測該待測物中該經第一解析度檢測出的缺陷區域內是否有任一缺陷，其中該第二解析度高於該第一解析度，其中使用該第二自動光學檢測機器之步驟包括：使用該第二自動光學檢測機器的一資料接收模組接收該待測物中該經第一解析度檢測出的缺陷區域之該相關資料；使用該第二自動光學檢測機器的一第二運動裝置模組以承載該待測物；使用該第二自動光學檢測機器的一第二光學模組從該第二運動裝置模組上該待測物之該經第一解析度檢測出的缺陷區域中擷取基於該第二解析度的一第二影像；以及使用該第二自動光學檢測機器的一第二處理器對該第二影像執行計算，以識別在該待測物中該經第一解析度檢測出的缺陷區域內是否存在該任一缺陷。
  9. 如請求項8所述之操作方法，其中當該待測物的該經第一解析度檢測出的缺陷區域內存在該任一缺陷時，該待測物會被該第二自動光學檢測機器判定為一瑕疵品。
  10. 如請求項8所述之操作方法，其中當該待測物的該經第一解析度檢測出的缺陷區域內沒有該任一缺陷時，該待測物會被該第二自動光學檢測機器判定為一良品。
  11. 如請求項8所述之操作方法，其中當該第一自動光學檢測機器檢測到該待測物中不存在該經第一解析度檢測出的缺陷區域時，該待測物會被該第一自動光學檢測機器判定為一良品，並允許該待測物直接通過該第二自動光學檢測機器而不經檢查。
  12. 如請求項8所述之操作方法，其中由該第一自動光學檢測機器所擷取的該待測物的該第一影像為任一影像格式，並且由該第二自動光學檢測機器所擷取的該第二影像係在該待測物之該經第一解析度檢測出的缺陷區域中。
  13. 如請求項12所述之操作方法，其中該任一影像格式可以是灰階、彩色、高動態範圍(HDR)、原始、壓縮、一維、二維或三維。
  14. 如請求項8所述之操作方法，其中該待測物是一印刷電路板、一半導體晶圓或一顯示面板。
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