TWI796074B

TWI796074B - 自動光學檢測設備

Info

Publication number: TWI796074B
Application number: TW111100199A
Authority: TW
Inventors: 王泰昻; 王庭毅; 王佑碩; 王廷恩
Original assignee: 力嵩科技股份有限公司
Priority date: 2022-01-04
Filing date: 2022-01-04
Publication date: 2023-03-11
Also published as: TW202328674A

Abstract

一種自動光學檢測設備，其包括一承載輸送模組、一光束發射模組以及一影像擷取模組。承載輸送模組承載電子部件並使電子部件沿一路徑移動。影像擷取模組設置於路徑的一側，且包括一影像擷取件以及一第一旋轉台，影像擷取件設置於第一旋轉台，第一旋轉台可繞一第一軸線旋轉。光束發射模組係相對於影像擷取模組設置於路徑的另一側，且包括一光源以及一第二旋轉台，第二旋轉台可繞一第二軸線旋轉。光源發出一檢測光照射電子部件，檢測光由電子部件反射後產生一狀態光，影像擷取件接收狀態光。第一軸線與第二軸線係位於同一延伸線上。

Description

自動光學檢測設備

本發明係有關於一種自動光學檢測設備，特別是有關於一種檢測光發射端及影像擷取端可繞同一軸線轉動地設置在電子部件移動路徑的兩側而接收經由電子部件反射的狀態光，以光學影像檢測方式對電子部件進行檢測的自動光學檢測設備。

自動光學檢測(Automatic Optical Inspection，AOI)為目前電子工業產品常用的檢測手段。自動光學檢測是擷取產品表面的影像，然後對影像進行分析，藉此可以量測產品的尺寸或外觀等特徵，另外也可以與標準影像比對而檢查產品有無瑕疵(刮痕、異物等)，零件有無缺少或過多，甚至零件配置的位置或磨耗等狀態。現有的自動光學檢測設備的第一光源及影像擷取裝置的設置位置都是固定的，對於不同型態或結構的產品，必須配置在不同的位置才能有效進行檢測，而且可能在某些位置產生檢測的死角，而造成檢測的誤差。

有鑑於此，本發明的目的在於提供一種自動光學檢測設備，其提供第一光束發射模組及第一影像擷取模組在待測電子部件移動路徑的兩側繞同一軸線轉動，藉此可以第一光束發射模組及第一影像擷取模組隨著檢測需求及產品規格而即時地調整位置，大幅地降低檢測的死角，並且可易於配合各種檢測需求及項目。

本發明的自動光學檢測設備的一實施例包括一基座、一承載輸送模組以及一第一檢測裝置。承載輸送模組設置於該基座且承載該電子部件並使該電子部件沿一路徑移動。第一檢測裝置包括一第一影像擷取模組以及一第一光束發射模組。第一影像擷取模組設置於該基座且位於該路徑的一側，且包括一第一影像擷取件以及一第一旋轉台，該第一影像擷取件設置於該第一旋轉台，該第一旋轉台可繞一第一軸線旋轉。第一光束發射模組設置於該基座且相對於該第一影像擷取模組位於該路徑的另一側，且包括一第一光源以及一第二旋轉台，該第二旋轉台可繞一第二軸線旋轉。第一光源發出一檢測光照射電子部件，檢測光由電子部件反射後產生一狀態光，第一影像擷取件接收狀態光。其中第一軸線與第二軸線係位於同一延伸線上。

在另一實施例中，承載輸送模組包括一第一導引件以及一第一滑台，第一導引件沿路徑延伸設置，第一滑台由第一導引件導引而沿路徑移動。

在另一實施例中，承載輸送模組更包括一第二導引件以及一第二滑台，第二導引件設置於第一滑台，且沿與路徑垂直的方向延伸，第二滑台由第二導引件導引而可移動地設置於第一滑台。

在另一實施例中，承載輸送模組更包括一承載台，承載台可轉動地設置於該第二滑台，以承載電子部件。

在另一實施例中，第一旋轉台包括一第一旋臂以及一第三滑台，第一旋臂繞第一軸線在一第一角度範圍內旋轉，第三滑台可移動地設置於第一旋臂，且沿與電子部件移動路徑相交的第一方向移動，第一影像擷取件設置於第三滑台，第一軸線與第一方向係彼此相互垂直。

在另一實施例中，第一旋轉台更包括一第四滑台，第四滑台設置於第三滑台，且可繞一第三軸線轉動，第三軸線係與於第一方向垂直。

在另一實施例中，第三滑台具有一曲面滑槽，第四滑台可滑動地設置於曲面滑槽中，第三軸線為曲面滑槽對應的圓心線。

在另一實施例中，第一影像擷取模組更包括一影像擷取件載台，其承載第一影像擷取件，影像擷取件載台可繞一第四軸線轉動地設置於第四滑台。

在另一實施例中，第二旋轉台包括一第二旋臂以及一第五滑台，第二旋臂繞第二軸線在一第二角度範圍內旋轉，第五滑台可移動地設置於第二旋臂，且沿與電子部件移動路徑相交的一第二方向移動。

在另一實施例中，第二旋轉台更包括一第六滑台，第一光源設置於第六滑台，第六滑台可沿一第三方向移動地設置於第五滑台，第三方向垂直於該第二方向。

在另一實施例中，本發明的自動光學檢測設備更包括一第二檢測裝置，其設置於該路徑的一側，承載輸送模組使該電子部件在第一檢測裝置與第二檢測裝置之間移動。

在另一實施例中，第二檢測裝置包括一第二影像擷取模組、一第二光束發射模組以及一移動機構，第二影像擷取模組與第二光束發射模組設置於移動機構，移動機構使第二影像擷取模組與第二光束發射模組於與基座相交的方向上移動。

在另一實施例中，第二影像擷取模組包括一第二影像擷取件，第二影像擷取件的最大光學倍率係大於第一影像擷取件的最大光學倍率。

在另一實施例中，基座具有一操作平面，承載輸送模組、第一檢測裝置以及第二檢測裝置係設置於操作平面。

本發明的自動光學檢測設備藉由將第一影像擷取模組及第一光束發射模組設置在電子部件移動路徑的兩側，且第一影像擷取模組及第一光束發射模組繞分別繞位於同一延伸線的第一軸線與第二軸線轉動，第一光束發射模組的第一光源發射的檢測光照射在電子部件後，第一影像擷取模組可以在適當的角度接收由電子部件反射的狀態光而得到電子部件的影像，並利用擷取的影像進行檢測。

另外，第一光束發射模組的第五滑台可以沿與電子部件移動路徑相交的第二方向移動，藉此調整第一光源與電子部件的距離，進而調整照射至電子部件的光照射範圍及狀態，而且藉由使第六滑台及第一光源載台沿與第二方向垂直的第三方向移動且旋轉第二旋臂可以調整第一光源的照射角度及位置，而適用於各種檢測狀態。

第一影像擷取模組也可以沿與電子部件移動路徑相交的第一方向移動，藉此改變第一影像擷取件與電子部件的距離，以便調整焦距而得到最清晰的影像，而且藉由第一旋臂旋轉可以調整第一影像擷取件與電子部件的角度，以取得最佳影像。而承載輸送模組除了第一滑台沿路徑移動之外，第二滑台還可使電子部件在與路徑垂直的方向移動(橫向移動)。

另外，藉由設置第二檢測裝置，可以對電子部件進行局部的微觀檢測，可適用於不同檢測標準的檢測要求。而且藉由第一檢測裝置及第二檢測裝置都設置在基座的操作平面，以承載輸送模組使電子部件直接在第一檢測裝置及第二檢測裝置之間移動，不需要更換檢測載台，可快速地對電子部件進行不同倍率的檢測項目。

如此本發明的自動光學檢測設備在機台的各維度都可自由進行調整，可以適配於各種電子部件，也可應用於各種檢測需求及狀態，並大幅地減少檢測的死角，獲得最佳的檢測效果。

1:第一檢測裝置

2:第二檢測裝置

10:基座

11:操作平面

20:承載輸送模組

21:第一導引件

22:第一滑台

23:線性馬達

24:第二導引件

25:第二滑台

26:線性馬達

27:承載台

30:第一影像擷取模組

31:第一影像擷取件

32:第一旋轉台

33:第一安裝座

34:止擋件

35:影像擷取件載台

40:第一光束發射模組

41:第一光源

42:第二旋轉台

43:第二安裝座

44:止擋件

50:第三安裝座

60:第二影像擷取模組

61:第二影像擷取件

70:第二光束發射模組

80:移動機構

81:支架

271:承載面

321:第一旋臂

322:第三滑台

323:第四滑台

341:支架

342:阻擋座

421:第二旋臂

422:第五滑台

423:第六滑台

424:支架

441:支架

442:阻擋座

3211:曲面滑槽

3221:支架

3212:調整桿

3231:調整桿

D1:第一方向

D2:第二方向

D3:第三方向

L1:第一軸線

L2:第二軸線

L3:第三軸線

L4:第四軸線

圖1是本發明的自動光學檢測設備的一實施例的立體圖。

圖2是圖1的自動光學檢測設備的另一視角的立體圖。

圖3是圖1的自動光學檢測設備的俯視圖。

圖4是圖1的自動光學檢測設備的前視圖。

圖5是圖1的自動光學檢測設備的側視圖。

圖6是圖1的自動光學檢測設備的第一檢測裝置的第一影像擷取模組的立體分解圖。

圖7是圖1的自動光學檢測設備的第一檢測裝置的第一光束發射模組的立體分解圖。

圖8是圖1的自動光學檢測設備的第二檢測裝置的立體分解圖。

請參閱圖1、圖2、圖3、圖4及圖5，其表示本發明的自動光學檢測設備的一實施例。本實施例的自動光學檢測設備包括一基座10、一承載輸送模組20及一第一檢測裝置1。第一檢測裝置1包括一第一影像擷取模組30以及一第一光束發射模組40。

基座10為本實施例的自動光學檢測設備的基礎座體，其呈現凸台狀且固定在檢測場所的地面。基座10的頂面為操作平面11，本實施例的承載輸送模組20及第一檢測裝置1(包括第一影像擷取模組30及第一光束發射模組40)均設置在操作平面11上。本發明不限於此，在另一實施例中，承載輸送模組20也可以是設置在凸出於操作平面11的長形凸台上。

承載輸送模組20承載電子部件並使電子部件沿一路徑移動。電子部件可以是晶圓、顯示面板或電路板等電子產品。承載輸送模組20包括一第一導引件21以及一第一滑台22。本實施例的第一導引件21為一對線性滑軌，其設置在基座10的操作平面11上，第一導引件21沿希望待側的電子部件移動的路徑延伸設置。第一滑台22由設置在第一導引件21的一對線性滑軌之間的線性馬達23驅動且由第一導引件21導引而沿路徑移動。

承載輸送模組20更包括一第二導引件24以及一第二滑台25，第二導引件24設置於第一滑台22，且沿與路徑垂直的方向延伸。本實施例的第二導引件24為一對線性滑軌，第二滑台25由設置在第二導引件24的一對線性滑軌之間的線性馬達26驅動且由第二導引件24導引而在第一滑台22上移動。承載輸送模組20更包括一承載台27，承載台27設置於第二滑台22，以承載電子部件。第二導引件24的延伸方向與第一導引件21的延伸方向垂直，因此藉由控制線性馬達23及26能夠使第一滑台22及第二滑台25在兩個垂直的方向上移動，使得承載電子部件的承載台27可在基座10的操作平面11上的兩個相互垂直的方向(X方向及Y方向)移動。本實施例的承載台27具有一承載面271，電子部件係承載於承載面271，承載台27藉由對承載面271抽氣而在承載面271產生負壓，從而將電子部件吸附定位於承載面271。本實施例的承載台27是可轉動地設置在第二滑台25，可以配合待測電子部件的檢測項目而轉動電子部件。

第一影像擷取模組30設置操作面11而且位於路徑的一側，且包括一第一影像擷取件31、一第一旋轉台32以及一第一安裝座33，第一影像擷取件31設置於第一旋轉台32，第一旋轉台32可旋轉地設置於第一安裝座33。第一旋轉台32藉由伺服馬達及齒輪組的減速及驅動而在第一安裝座33上旋轉且繞一第一軸線L1旋轉。

第一旋轉台32包括一第一旋臂321以及一第三滑台322。第一旋臂321藉由一軸體可旋轉地設置在第一安裝座33上。在第一安裝座33的兩側分別設有止擋件34，止擋件34包括支架341及設置在支架341上的阻擋座342。藉由第一安裝座33的兩側的止擋件34，第一旋臂321繞第一軸線L1被限制在一第一角度範圍內旋轉。第三滑台322可移動地設置於第一旋臂321，且沿與電子部件移動路徑相交的第一方向D1移動。本實施例的第三滑台322為包括伺服馬達、導螺桿及承載件的電動滑台。第三滑台322沿第一旋臂321的縱長方向設置，藉此承載件沿著第一旋臂321的縱長方向移動。第一影像擷取件31設置於第三滑台322，第一軸線L1與第一方向D1係彼此相互垂直。

請一併參閱圖6，第一旋轉台32更包括一第四滑台323，第四滑台323設置於第三滑台322的支架3221，第三滑台322的支架3221具有一曲面滑槽3211，曲面滑槽3211的圓心線為第三軸線L3，第四滑台323可滑動地設置於曲面滑槽3211中，使得第四滑台323可繞一第三軸線L3轉動，第三軸線L3係與於第一方向D1垂直。第三滑台322的一側具有一對相對設置的調整桿3212，使兩個調整桿3212彼此相對移動而推移第四滑台323使第四滑台323沿曲面滑槽3211移動而繞第三軸線L3轉動。另外，第一影像擷取模組30更包括一影像擷取件載台35，其承載第一影像擷取件31，影像擷取件載台35設置於第四滑台323，而且第一影像擷取件31穿設於第四滑台323的一通孔中。同樣地，在第四滑台323的一側設有一對調整桿3231，使兩個調整桿3231彼此相對移動而推移影像擷取件載台35，使得第一影像擷取件31在通孔中繞第四軸線L4轉動，第四軸線L4為通孔的軸心。

藉由以上的第一影像擷取模組30的結構，第一旋臂321旋轉可以調整第一影像擷取件31相對於操作面11(電子部件)的角度以便接收由電子部件反射的狀態光，而第三滑台322可以移動第一影像擷取件31而改變第一影像擷取件31與操作面11(電子部件)的距離，進而使第一影像擷取件31進行對焦。第四滑台323及影像擷取件載台33的轉動，則可調整第一影像擷取件31相對於光軸的角度，藉此得到可在多個維度上進行調整的自由度。第一影像擷取件31可以是CCD或CMOS。

第一光束發射模組40係相對於第一影像擷取模組30設置於電子部件移動的路徑的另一側。第一光束發射模組40包括一第一光源41、一第二旋轉台42以及一第二安裝座43。第二旋轉台42可旋轉地設置於第二安裝座43，且第二旋轉台42經由伺服馬達及齒輪組的減速及驅動在第二安裝座43上可繞一第二軸線L2旋轉。第二軸線L2與第一軸線L1位於同一延伸線上。

請一併參閱圖7，第二旋轉台42包括一第二旋臂421以及一第五滑台422，第二旋臂421經由一軸體可旋轉地設置於第二安裝座43。在第二安裝座43的兩側設有止擋件44。止擋件44包括支架441及阻擋座442，藉由第二安裝座43兩側的止擋件44限制第二旋臂421在一第二角度範圍內旋轉。本實施例的第五滑台422為包括伺服馬達、螺桿及承載件的電動滑台。第五滑台422係沿第二旋臂421的縱長方向延伸，使得承載件沿第二旋臂 421的縱長方向移動，即沿著與電子部件的移動路徑相交的第二方向D2移動。

第二旋轉台42還包括一第六滑台423，第六滑台423設置於第五滑台422，本實施例的第六滑台423也是包括伺服馬達、螺桿及承載件的電動滑台。第六滑台423沿著與第五滑台422移動方向垂直的方向(第三方向D3)移動。第六滑台423的承載件安裝一支架424，支架424用於保持第一光源41。藉此由於第五滑台422可以沿第二旋臂421的縱長方向移動而使得其路徑與操作平面11(電子部件)相交，而且第六滑台423也沿著與第五滑台422垂直的第三方向D3移動，使得第一光源41可以調整與操作平面11的距離，藉此調整第一光源41的位置而改變照射至電子部件的光範圍及照射角度和位置。

第一光源41發出一檢測光照射電子部件，檢測光由電子部件反射後產生一狀態光，第一影像擷取件31接收狀態光而產生影像數據。根據所產生的影像數據可以檢測電子部件的結構或尺寸，或者是檢測電子部件有無瑕疵(刮痕或異物)，又或者是檢測電子部件的配置是否合乎要求。

請再參閱圖1至圖5，本發明的自動光學檢測設備更包括一第二檢測裝置2，請同時參閱圖8，第二檢測設備2設置於基座10的操作平面11，且位於承載輸送模組20承載電子部件移動的路徑的一側，即位於第一導引件21的一側。本實施例的第二檢測裝置2與第一檢側裝置1的第一光束發射模組40位於電子部件移動路徑的同一側。本發明不限於此，在另一實施例中，第二檢測裝置2也可以設置於與第一檢側裝置1的第一影像擷取模組30位於同一側，又在另一實施例中，第二檢測裝置2也可以設置於第一導引件21的末端處。承載輸送模組20使電子部件在第一檢側裝置1與第二檢測裝置2之間移動，在本實施例中，承載輸送模組20是使電子部件先通過第一檢測裝置1，然後再通過第二檢測裝置2。在另一實施例中，承載輸送模組20也可以使電子部件先通過第二檢測裝置2，然後再通過第一檢測裝置1。

第二檢測裝置2包括一第三安裝座50、一第二影像擷取模組60、一第二光束發射模組70以及一移動機構80。第三安裝座50固定於基座10的操作平面11，移動機構80設置於第三安裝座50上，第二影像擷取模組60及第二光束發射模組70經由一支架81設置於移動機構80上。如圖8所示，支架81除了使第二影像擷取模組60及第二光束發射模組70連接於移動機構80以外，還可以從側邊及下方承載第二影像擷取模組60及第二光束發射模組70，而且使第二影像擷取模組60與第二光束發射模組70彼此間達成定位。

本實施例的移動機構80為一包括伺服馬達、導螺桿及承載件的電動滑台，支架81連接於電動滑台的承載件，因此可隨著電動滑台的承載件移動。本實施例的電動滑台的承載件是沿著與基座10的操作面11相交的方向移動，更進一步說，本實施例的電動滑台的承載件是沿著與基座10的操作平面11垂直的方向(Z軸)移動。藉此第二影像擷取模組60及第二光束發射模組70隨著連接於電動滑台的承載件的支架81沿著與基座10的操作面11垂直的方向(Z軸)移動，即靠近操作平面11或遠離操作平面11，藉此調整照射至電子部件的光強度及調整聚焦，以便對電子部件進行檢測。

第二影像擷取模組60具有第二影像擷取件61，其最大的光學倍率大於第一檢測裝置1的第一影像擷取件31的最大光學倍率。因此第一檢測裝置1以較小的光學倍率，但是具有較大的光學視角，可以對整個電子部件進行巨觀檢測，以檢測晶圓為例，可以檢測晶圓色差以及大範圍的晶圓瑕疵(包括刮傷及髒污)。第二檢測裝置2以較大的光學倍率，但是具有較小的光學視角，對電子部件進行局部定位的微觀檢測，以檢測晶圓為例，可以檢測小範圍的晶粒瑕疵(包含微細的刮傷及髒污)。

本發明的自動光學檢測設備藉由將第一光束發射模組及第一影像擷取模組設置在電子部件移動路徑的兩側，且第一光束發射模組及第一影像擷取模組繞分別繞位於同一延伸線的第一軸線與第二軸線轉動，第一光束發射模組的第一光源發射的檢測光照射在電子部件後，第一影像擷取模組可以在適當的角度接收由電子部件反射的狀態光而得到電子部件的影像，並利用擷取的影像進行檢測。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外，本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。此外，本說明書或申請專利範圍中提及的「第一」、「第二」等用語僅用以命名元件(element)的名稱或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限。