TWI771448B - 量測系統 - Google Patents

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TWI771448B TW107123676A TW107123676A TWI771448B TW I771448 B TWI771448 B TW I771448B TW 107123676 A TW107123676 A TW 107123676A TW 107123676 A TW107123676 A TW 107123676A TW I771448 B TWI771448 B TW I771448B
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蔡俊弘
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日月光半導體製造股份有限公司
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Abstract

一種量測系統包含變溫容器(temperature-variable container)、光學裝置以及空調。該變溫容器包含透明板。該光學裝置包含第一光學感測器單元及第二光學感測器單元。該空調安置在該透明板與該光學裝置之間。

Description

量測系統
本發明涉及一種量測系統，且涉及一種包含變溫容器(temperature-variable container)、光學裝置以及空調之量測系統。
半導體裝置封裝可經受某些可靠性測試。舉例而言，可將半導體裝置封裝置放在變溫環境(例如烘箱)中以供後續觀測。光學裝置(例如數位影像相關性(DIC)裝置)可用於獲得半導體裝置封裝在熱循環期間之影像。變溫環境可配備有透明板或窗以便於獲取半導體裝置封裝之影像。然而，光學裝置與窗之間的對流(例如熱對流)可能會對經由光學裝置獲得之影像(例如影像偏差、失真等)產生不利影響。
在一或多個實施例中，量測系統包含變溫容器、光學裝置以及空調。變溫容器包含透明板。光學裝置包含第一光學感測器單元及第二光學感測器單元。空調安置在透明板與光學裝置之間。
在一或多個實施例中，變溫容器包含透明板及鄰近於該透明板之空調。
除非另外規定，否則如「在…上方」、「在…下方」、「向上」、「左方」、「右方」、「向下」、「頂部」、「底部」、「豎直」、「水平」、「側面」、「高於」、「下部」、「上部」、「在…上面」、「在…下面」等空間描述係相對於圖式中所展示之定向而指示。應理解，本文中所使用之空間描述係出於說明之目的，且本文中所描述之結構之實際實施可在空間上以任何定向或方式配置，其限制條件為本發明之實施例的優點為不因此配置而有偏差。
圖1為根據本發明之一些實施例的量測系統1之示意圖。量測系統1包含變溫容器20、電腦100、光學裝置30以及空調40。
變溫容器20包含透明板22且限定用於容納待量測物件28之空間A。光學裝置30包含光學感測器單元31及光學感測器單元32。光源33朝物件28發射光。在一些實施例中，物件28可為或可包含(例如)晶片、芯片或裸片。在一些實施例中，光學感測器單元31為局部相機且光學感測器單元32為全域相機。光學感測器單元31捕獲物件28的多個局部區域之多個局部影像。光學感測器單元32捕獲物件28的全域影像(例如物件28之整個表面之全域影像)。可大致同時捕獲全域影像及局部影像且傳輸至電腦100。全域影像及局部影像可由電腦100處理及計算，以獲得物件28之影像(包含(例如)影像偏差、失真等等)。在一些實施例中，電腦100可為包含處理器及相關儲存記憶體之控制單元。電腦100連接至變溫容器20、光學裝置30以及空調40以引導此等組件之操作。與單個影像偵測裝置相比，由兩個不同之光學感測器單元31及32同時捕獲的局部影像及全域影像可提供改良之立體視圖(包含物件28之平面內形變、失真以及彎曲)。
圖2為根據本發明之一些實施例的空調40之示意圖。空調40包含處理器401、通風閥42、溫度控制裝置50、溫度感測器52、通風單元60、管道70、移動機構80、移動機構82以及移動機構83。處理器401無線連接至電腦100且由電腦100所產生之一或多個信號控制。在一些實施例中，氣體供應器41可將氣流供應至空調40。通風閥42由處理器401控制。通風閥42基於由光學裝置30捕獲之影像品質或與光學資訊相關聯之信號來調節來自氣體供應器41的氣流之量。在一些實施例中，通風閥42基於變溫容器20之溫度資訊來調節氣流之量。在一些實施例中，在物件28之彎曲的量測值之最大量測誤差超出約10微米(μm)之臨限值(例如超出約12 μm，超出約14 μm或超出約16 μm)時，處理器401控制通風閥42增加來自氣體供應器41的氣流之量。在一些實施例中，在物件28之彎曲的量測值之最大量測誤差超出約50 μm之臨限值(例如超出約55 μm，超出約60 μm或超出約65 μm)時，處理器401控制通風閥42增加來自氣體供應器41的氣流之量。
溫度控制裝置50及溫度感測器52由處理器401控制。溫度控制裝置50基於由溫度感測器52感測到之溫度來控制管道70中的氣流之溫度。在一些實施例中，溫度控制裝置50控制自空調40送出的氣流之溫度。該氣流經由管道70供應至通風單元60。移動機構80、82或83由處理器401控制。移動機構80、82或83控制自通風單元60送出的氣流之角度或方向。在一些實施例中，當物件28之彎曲的量測值之最大量測誤差超出約10 μm之臨限值(例如超出約12 μm，超出約14 μm或超出約16 μm)時，移動機構80、82或83控制自通風單元60送出的氣流之角度或方向。在一些實施例中，當物件28之彎曲之量測值的最大量測誤差超出約50 μm之臨限值(例如超出約55 μm，超出約60 μm或超出約65 μm)時，移動機構80、82或83控制自通風單元60送出的氣流之角度或方向。移動機構80、82或83控制通風單元60之位置或轉動角度，且可實施為一或多個致動器。由空調40提供之空氣可抵消或緩解圖1中所示的透明板22上方之對流。由變溫容器20之空間A之溫度之升高所致的對流可能影響光學裝置30之量測結果。熱對流可導致最大量測誤差超出約110 μm。
圖3為根據本發明之一些實施例的變溫容器20之側面剖視圖之示意圖。變溫容器20包含限定空間A之殼體99，且透明板22附連至該殼體99。變溫容器20可包含溫度控制裝置(圖中未展示)。變溫容器20之空間A內的溫度可在約20攝氏度(℃)至約280℃之範圍內。在一些實施例中，變溫容器20之空間A內的溫度可在約-10℃至約10℃之範圍內。待量測物件28安置在變溫容器20之空間A內。
空調40之通風單元60安置在變溫容器20上。在一些實施例中，空調40之通風單元60安置在變溫容器20之透明板22上。光學裝置30安置在變溫容器20 (圖中未展示)上方。在一些實施例中，空調40安置在透明板22與光學裝置30之間。
通風單元60限定至少一個孔44w。在一些實施例中，通風單元60可為風刀。氣流自通風單元60之孔44w送出。在一些實施例中，通風單元60可包含限定多個孔44h之擋板單元44 (例如，如圖4A中所示)。操作移動機構82以使空調40朝向或遠離透明板22移動。在一些實施例中，操作移動機構82以使通風單元60朝向或遠離透明板22移動。在一些實施例中，操作移動機構82以使擋板單元44朝向或遠離透明板22移動。在一些實施例中，包括(例如)風刀及/或噴槍之空調40可減小或消除透明板22之振動，從而改良所獲得影像之準確度/品質。
操作移動機構80以使空調40轉動。在一些實施例中，操作移動機構80以使空調40之通風單元60轉動。在一些實施例中，操作移動機構80以使擋板單元44轉動。在一些實施例中，風刀之孔44w與透明板22之間的距離在大致1公分(cm)至大致5 cm之範圍中。
在一些實施例中，空調40鄰近於透明板22安置。在一些實施例中，透明板22可為(例如)玻璃板。感測器58安置在變溫容器20外部且鄰近於透明板22。感測器58感測透明板22上方之溫度T1。在一些實施例中，感測器58感測透明板22之溫度T2。感測器59安置在變溫容器20內。感測器59感測變溫容器20之空間A中的溫度T3。在一些實施例中，自空調40送出的氣流之溫度、體積、速度或角度由電腦100基於由感測器58或感測器59所偵測到之一或多個信號來控制。當變溫容器20之溫度升高時，體積及速度可增大。當變溫容器20之溫度下降時，體積及速度可減小。在一些實施例中，自空調40送出的氣流之溫度、體積、速度或角度由電腦100基於由光學裝置30所捕獲之影像品質或與光學資訊相關聯之信號來控制。在一些實施例中，若物件28之最大量測誤差(如彎曲、變形或應變之量測誤差)超出約10 μm之臨限值(例如超出約12 μm，超出約14 μm或超出約16 μm)，則自空調40送出的氣流之體積、速度或角度將由電腦100控制以抵消或緩解透明板22上方之熱對流。
在一些實施例中，氣流經控制為具有在大致40℃至大致60℃之範圍內的溫度。在一些實施例中，氣流經控制為具有在大致-10℃至大致20℃之範圍內的溫度。自孔44w送出的氣流之溫度/速度/體積/角度係可調節的(例如，基於透明板22之溫度或變溫容器20中之溫度或影像品質)。
圖4A為根據本發明之一些實施例的通風單元60之側面剖視圖之示意圖。通風單元60之所描繪結構4a可為風刀。氣流自通風單元60之孔44w送出。孔44w可經由移動機構83朝上或朝下移動。移動機構83安置在通風單元60內且未在圖4A中展示。通風單元60之所描繪結構4b包含限定多個孔44h之擋板單元44。擋板單元係一體形成(例如呈單體結構)。氣流自多個孔44h送出。擋板單元44可藉由移動機構83朝上或朝下移動。通風單元60之所描繪結構4c包含限定多個孔44h'之擋板單元44。孔44h'部分地阻塞。擋板單元44可藉由移動機構83朝上或朝下移動。結構4a、4b以及4c中之任何一個或多個可用通風單元60實施。
圖4B為根據本發明之一些實施例的通風單元60之側面剖視圖之示意圖。通風單元60之所描繪結構4d包含限定多個孔44h之擋板單元44。擋板單元44包含彼此分離之部分44a與部分44b。部分44a及44b可藉由移動機構83移動。部分44a限定多個孔44h中之多個孔441h，且部分44b限定多個孔44h中之多個孔442h。部分44a相對於部分44b移動。在所描繪狀態(a)中，部分44a與部分44b彼此分離。在所描繪狀態(b)中，部分44a朝部分44b移動。部分44a之孔441h的位置與部分44b之孔442h的位置重疊。在所描繪狀態(c)中，部分44a的孔441h中之一者與部分44b的孔442h中之一者重疊。
圖5為根據本發明之一些實施例的量測系統1之描繪。量測系統1包含變溫容器20、電腦100 (圖中未展示)、光學裝置30以及空調40。空調40安置在透明板22與光學裝置30之間。空調40之通風單元60鄰近於透明板22安置。透明板22並未由空調40之通風單元60覆蓋。空調40安置在光學裝置30與透明板22之間。
圖6為根據本發明之一些實施例的變溫容器20之側面剖視圖之示意圖。通風單元60'鄰近於透明板22安置。在一些實施例中，通風單元60'可為限定孔44f之風扇。氣流自孔44f送出。通風單元60'包含吸收器68。吸收器68安置在通風單元60'之底部上。可在風扇運行時產生振動。振動可能影響光學裝置30之量測結果且導致量測誤差。在風扇下方之吸收器68可接收並耗散由風扇所產生之振動且幫助減小量測誤差。吸收器68可包含(例如)彈性體或另一減震材料。
圖7A為根據本發明之一些實施例的待量測物件28之彎曲之曲線圖。沿x軸在30℃至260℃之範圍內的溫度與變溫容器20之空間A內之加熱溫度相對應。沿x軸在260℃至30℃之範圍內的溫度與變溫容器20之空間A內之冷卻溫度相對應。曲線90表示在無自通風單元60送出的氣流之情況下之物件28之彎曲。當變溫容器20之空間A自260℃之溫度冷卻至200℃時，曲線90中出現最大量測誤差。曲線90中之最大量測誤差超出110 μm。曲線92表示在無自通風單元60送出的氣流之情況下之物件28之彎曲。當變溫容器20之空間A自260℃之溫度冷卻至200℃時，曲線92中出現最大量測誤差。曲線92中之最大量測誤差小於10 μm。
圖7B及圖7C為展示根據本發明之一些實施例的待量測物件28之彎曲之圖式。圖7B之圖式表示當在約260℃下加熱時，在無自通風單元60送出的氣流之情況下物件28之彎曲之量測值。最大量測誤差為約41.1 μm (128.8 μm至87.2 μm)。圖7C之圖式表示當在約260℃下加熱時，在無自通風單元60送出的氣流之情況下物件28之彎曲之量測值。最大量測誤差為約5.68 μm (55.48 μm至49.8 μm)。因此，自通風單元60送出的氣流之使用可減小最大誤差。
如本文中所使用，術語「大致」、「基本上」、「基本」以及「約」用於描述及解釋小變化。當與事件或情形結合使用時，該術語可指其中事件或情形精確發生之情況以及其中事件或情形極接近於發生之情況。舉例而言，當結合數值使用時，術語可指小於或等於數值之±10%之變化，如小於或等於±5%、小於或等於±4%、小於或等於±3%、小於或等於±2%、小於或等於±1%、小於或等於±0.5%、小於或等於±0.1%、或小於或等於±0.05%。因此，術語參考兩個值「大致相等」可指兩個值之比率處於0.9與1.1之間的範圍內且包括0.9及1.1。
另外，有時在本文中以範圍格式呈現量、比率以及其他數值。應理解，為便利及簡潔起見而使用這類範圍格式，且應靈活地理解，不僅包含明確地指定為範圍限制之數值，而且包含涵蓋於該範圍內之所有個別數值或子範圍，如同明確地指定每一數值及子範圍一般。
如本文中所使用，除非上下文另外明確規定，否則單數術語「一(a/an)」及「該」可包含多個指代物。在一些實施例之描述中，提供於另一組件「上」或「之上」之組件可涵蓋前一組件直接在後一組件上(例如，與後一組件實體接觸)之情況，以及一或多個介入組件位於前一組件與後一組件之間的情況。
儘管已參考本發明之特定實施例描述並說明本發明，但此等描述及說明並不限制本發明。熟習此項技術者應理解，在不脫離如由所附申請專利範圍限定的本發明之真實精神及範圍之情況下，可作出各種改變且可取代等效物。該圖示可能未必按比例繪製。由於製造過程及公差，本發明中之藝術再現與實際設備之間可存在區別。可存在未特定說明的本發明之其他實施例。應將說明書及圖式視為說明性的，而非限制性的。可作出修改，以使特定情況、材料、物質組成、方法或過程適應於本發明之目標、精神以及範疇。所有此類修改意圖在所附申請專利範圍之範圍內。雖然本文中所揭示之方法已參考按特定次序執行之特定操作加以描述，但應理解，可在不脫離本發明之教示之情況下組合、細分或重新排序此等操作以形成等效方法。相應地，除非本文中特別指示，否則操作之次序及分組並非對本發明之限制。
1‧‧‧量測系統4a‧‧‧結構4b‧‧‧結構4c‧‧‧結構4d‧‧‧結構20‧‧‧變溫容器22‧‧‧透明板28‧‧‧物件30‧‧‧光學裝置31‧‧‧光學感測器單元32‧‧‧光學感測器單元33‧‧‧光源40‧‧‧空調41‧‧‧氣體供應器42‧‧‧通風閥44‧‧‧擋板單元44a‧‧‧部分44b‧‧‧部分44W‧‧‧孔44h‧‧‧孔44h'‧‧‧孔50‧‧‧溫度控制裝置52‧‧‧溫度感測器58‧‧‧感測器59‧‧‧感測器60‧‧‧通風單元60'‧‧‧通風單元68‧‧‧吸收器70‧‧‧管道80‧‧‧移動機構82‧‧‧移動機構83‧‧‧移動機構90‧‧‧曲線92‧‧‧曲線99‧‧‧殼體100‧‧‧電腦401‧‧‧處理器441h‧‧‧孔442h‧‧‧孔
圖1為根據本發明之一些實施例的量測系統之示意圖。 圖2為根據本發明之一些實施例的空調之示意圖。 圖3為根據本發明之一些實施例的變溫容器之側面剖視圖之示意圖。 圖4A為根據本發明之一些實施例的通風單元之側面剖視圖之示意圖。 圖4B為根據本發明之一些實施例的通風單元之側面剖視圖之示意圖。 圖5為根據本發明之一些實施例的量測系統之描述。 圖6為根據本發明之一些實施例的變溫容器之側面剖視圖之描述。 圖7A為根據本發明之一些實施例的待量測物件之彎曲之曲線圖。 圖7B及圖7C為展示根據本發明之一些實施例的待量測物件之彎曲之圖式。 貫穿圖式及詳細描述使用共同參考標號指示相同或類似元件。本發明之實施例將易於自結合附圖進行之以下詳細描述而顯而易見。
1‧‧‧量測系統
20‧‧‧變溫容器
22‧‧‧透明板
28‧‧‧物件
30‧‧‧光學裝置
31‧‧‧光學感測器單元
32‧‧‧光學感測器單元
33‧‧‧光源
40‧‧‧空調
100‧‧‧電腦

Claims (20)

  1. 一種量測系統，其包括：一容器(container)，其包括：一殼體；一透明板，其安置在該殼體上，該殼體及該透明板一起限定一空間；一第一光學感測器單元，其安置在該容器外部及用於捕獲該空間中之一物件之多個局部區域(local areas)之多個局部影像(local images)；及一第二光學感測器單元，其安置在該容器外部及用於捕獲該空間中之該物件之一全域影像(global image)；一空調，其安置在該透明板與該第一光學感測器單元或該第二光學感測器單元之間，其中該空調包括一風刀，其中該空調經組態以送出(ventilate)一氣流以緩解(mitigates)該透明板上方之一對流(convection)；及一控制單元，其經組態以控制該空調以調整自該空調所送出之該氣流之一量以用於緩解由該透明板上方之該對流所導致之一影像失真(distortion)。
  2. 如請求項1之量測系統，其中該第一光學感測器單元及該第二光學感測器單元係安置在該透明板與該物件相對之一側上以用於捕獲該物件之該等影像。
  3. 如請求項2之量測系統，其中該空調進一步包括一通風閥，其中該通風閥經組態以基於藉由該第一光學感測器單元及該第二光學感測器單元所捕獲之一影像品質以調整自該空調所送出之該氣流之該量。
  4. 如請求項3之量測系統，其中該通風閥經組態以當該物件之彎曲之一量測值超出一臨限值時，增加自該空調所送出之該氣流之該量。
  5. 如請求項1之量測系統，其中該空調進一步包括一通風閥，其中該通風閥經組態以基於該容器之溫度資訊以調整自該空調所送出之該氣流之該量。
  6. 如請求項1之量測系統，其中該空調進一步包括鄰近於該透明板之一通風單元(air ventilation unit)，其中該通風單元包括至少一孔，以使得該氣流可自該至少一孔朝向該透明板送出。
  7. 如請求項1之量測系統，其中該空調進一步包括一移動機構，其中該移動機構經組態以使該空調朝向或遠離該透明板而移動。
  8. 如請求項1之量測系統，其中該空調進一步包括一溫度控制裝置，其中該溫度控制裝置經組態以控制該氣流之一溫度。
  9. 如請求項4之量測系統，其進一步包括一光源，其中該光源、該第一 光學感測器單元及該第二光學感測器單元係安置於該透明板之一相同側上，其中該光源經組態以經由該透明板朝向該空間中之該物件發射一光。
  10. 如請求項9之量測系統，其進一步包括一電腦，其連接至該第一光學感測器單元及該第二光學感測器單元，其中該電腦經組態以基於由該第一光學感測器單元及該第二光學感測器單元所同時(simultaneously)捕獲及傳輸至該電腦之該物件之該多個局部區域之該多個局部影像及該物件之該全域影像以形成一立體視圖(stereoscopic view)。
  11. 一種量測系統，其包括：一容器，其包括一透明板及一空間；一光學裝置，其安置在該容器外部及用於捕獲該空間中之一物件之一影像；及一空調，其安置於該透明板與該光學裝置之間，其中該空調經組態以送出一氣流以緩解由該透明板上方之熱對流所導致之一影像失真。
  12. 如請求項11之量測系統，其中該容器之該空間中之一溫度可在一溫度範圍內變化(vary)。
  13. 如請求項12之量測系統，其中藉由該光學裝置所捕獲之該影像之該影像失真係由該透明板上方之該熱對流所導致。
  14. 如請求項13之量測系統，其中該光學裝置進一步包括一第一光學感 測器單元及一第二光學感測器單元，該第一光學感測器單元用於捕獲一物件之多個局部區域之多個局部影像及該第二光學感測器單元用於捕獲該物件之一全域影像。
  15. 如請求項14之量測系統，其中該空調進一步包括一通風閥，其中該通風閥經組態以基於藉由該第一光學感測器單元及該第二光學感測器單元所捕獲之一影像品質以調整自該空調所送出之該氣流之一量。
  16. 如請求項15之量測系統，其中該通風閥經組態以當該物件之彎曲之一量測值超出一臨限值時，增加自該空調所送出之該氣流之該量。
  17. 如請求項14之量測系統，其進一步包括一電腦，其中該電腦經組態以基於由該第一光學感測器單元及該第二光學感測器單元所捕獲之一影像品質以控制自該空調所送出之該氣流之溫度、體積、速度或角度。
  18. 如請求項15之量測系統，其中該通風閥經組態以當該物件之一最大量測誤差超出一臨限值時，調整自該空調所送出之該氣流之該量。
  19. 如請求項14之量測系統，其中該空調進一步包括鄰近於該透明板之一通風單元，其中該通風單元包括一擋板單元(baffle unit)，且其中該擋板單元係朝向或遠離該透明板而移動。
  20. 如請求項19之量測系統，其中該擋板單元進一步包括多個孔，且其中該多個孔係部分地阻塞(blocked)。
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