TWM502849U - 能根據待測物及針尖之影像自動調校點測位置之設備 - Google Patents

Description

能根據待測物及針尖之影像自動調校點測位置之設備

本創作係一種能根據待測物及針尖之影像自動調校點測位置之設備，尤指在承載台上方、點測探針下方分別設置一相機，以能精確判斷出待測物與點測探針之針尖位置的設備。

按，發光二極體(Light-Emitting Diode，LED)係一種於通電後能產生光亮的半導體電子元件，相較於傳統的照明用具，發光二極體具有效率高、成本低、反應速度快且使用壽命長的優點，故近年來開始被大量應用在交通號誌、照明器具、顯示面板甚至光通訊等領域上，成為經濟發展及科技研發上極具影響力的關鍵技術之一。

目前市面上通稱之「LED」，係指一半導體晶粒(Die、又稱Chip)經過固晶、固化、打線、封膠、烘烤等流程，封裝成一體的發光組件。晶粒是LED中的核心材料，對於光線特性有著絕對的影響，因此，當製造廠商透過磊晶程序，生產出晶圓後，會先進行一「點測程序」，確認該晶圓上每個晶粒的光線特性皆符合標準值後，始將該晶圓裁切成複數個晶粒。

「點測程序」係以一點測探針逐一接觸每個晶粒上的電極接點，使晶粒接收該點測探針施加的電流後，能投射出光源，以供製造廠商檢測其光線特性(如：波長、發光強度、顏色及操作電壓等)。由於晶粒的 體積極小，只要點測探針的位置有些微偏移(如：15μm)，即會讓檢測結果產生嚴重誤差，因此，傳統的作法必須依靠測試人員以人工觀察方式(如：利用顯微鏡)進行調校，效率不高，故如何提昇調校的精確度與效率，實屬於製造廠商不可忽視的重要課題。

茲扼要說明時下一種改良式的點測設備，請參閱第1圖所示，該點測設備1包括二針座11、一承載座12及一監視裝置13，各該針座11設有點測探針110，且能分別被一個三軸移動裝置(圖中未示)帶動，在該承載座12上方位移；該監視裝置13係定位於該承載座12及該點測探針110上方，以能同時擷取兩者之影像，並將擷取到之影像傳遞予一控制單元15，以透過影像辨識技術，判斷該點測探針110與該承載座12上晶粒14的位置偏差，並據以驅動該三軸移動裝置，調校該點測探針110之位置。

該點測設備1雖能利用影像辨識技術，自行調校該點測探針之位置，但實際上仍有不足之處，因為「點測程序」的精確度與點測探針的性能亦有著極大的關係，故許多業者會特別對點測探針的結構進行改良設計，以兼顧點測性能、經濟效益與穩定性(如：避免損傷晶圓或晶粒)，意即，點測探針的構型並非單純的直線針狀，請參閱第2(a)~2(d)圖所示，不同類型的點測探針，其針尖2構型可能呈球狀、針狀、彎折狀、變徑設計(即，第2(a)~2(d)圖)甚至不規則構型等，且點測探針110與晶粒14的實際接觸大小(即，針尖2)尚不到點測探針110直徑的十分之一。而根據第1圖所示之點測設備1，由於該監視裝置13係由上向下地拍攝該承載座12及該點測探針110，故無法準確地判斷出其實際位置(即，針尖2會被點測探針110本身遮蔽)。因此，如何針對既有的點測設備進行改良，令 點測設備不僅能在判斷出點測探針與晶粒的位置後，自行調校位置，且尚能準確地辨識出點測探針之針尖與晶粒之間的偏差值，即成為本創作在此亟欲解決的重要問題。

有鑑於習知點測設備因係由上朝下同時拍攝點測探針與晶粒，辨識其相對位置，造成容易因為拍攝死角，造成判斷結果失準的問題，創作人憑藉著多年來的實務經驗，經過多次研究與測試後，終於設計出本創作之一種能根據待測物及針尖之影像自動調校點測位置之設備，期能提供業界一更為易用、精準的嶄新結構。

本創作之一目的，係提供一種能根據待測物及針尖之影像自動調校點測位置之設備，包括一承載台、至少一針座、一第一相機、一第二相機及一控制單元，該承載台上平置有至少一待測物(如：LED之晶粒)，且能被一第一驅動裝置帶動，而沿水平向或垂直向位移，該待測物上至少有一待測點(如：晶粒上的電極接點)；該針座係設於該承載台上方，且設有一點測探針，該針座能被一第二驅動裝置帶動，而沿水平向或垂直向位移；該第一相機係定位於該承載台上方，且對應於該待測物的上方位置，以能擷取並產生該待測物之一第一影像；該第二相機則定位於該點測探針下方，鄰近該承載台側緣之位置，以能擷取並產生該針尖之一第二影像；該控制單元係分別與該第一驅動裝置、第二驅動裝置、第一相機及第二相機相電氣連接，且能接收該第一相機傳來之該第一影像及該第二相機傳來的第二影像，以計算出該針尖與該待測點間的相對距離，並產生一調校資料，該控制單元能根據該調校資料，驅動該第一驅動裝置或第二驅動裝置， 沿水平向或垂直向調校該待測點及針尖之對應位置，以使該針尖能精準地對該待測點進行測試。如此，由於該第二相機係位於該點測探針下方，能確實地擷取到該針尖的實際位置，故，該控制單元僅需分析該第一影像及第二影像(如：分別計算出針尖與待測物的水平座標)，即可計算出該針尖與該待測物之間的位置偏差值，從而驅動該等驅動裝置，調校該針座或該承載台的位置。

為便 貴審查委員能對本創作之設備組成、調校方式及功效訴求有更進一步的認識與理解，茲舉實施例配合圖式，詳細說明如下：

〔習知〕

1‧‧‧點測設備

11‧‧‧針座

110‧‧‧點測探針

12‧‧‧承載座

13‧‧‧監視裝置

14‧‧‧晶粒

15‧‧‧控制單元

2‧‧‧針尖

〔本創作〕

3‧‧‧設備

31‧‧‧承載台

32‧‧‧針座

321‧‧‧點測探針

33‧‧‧第一相機

34‧‧‧第二相機

35‧‧‧控制單元

36、37‧‧‧照明裝置

D1‧‧‧第一驅動裝置

D2‧‧‧第二驅動裝置

L‧‧‧待測物

L1‧‧‧待測點

L2‧‧‧針痕

第1圖係習知之點測設備示意圖；第2(a)~2(d)圖係習知之點測探針之針尖示意圖；第3圖係本創作之設備示意圖；及第4圖係待測物上之針痕示意圖。

本創作係一種能根據待測物及針尖之影像自動調校點測位置之設備，請參閱第3圖所示，該設備3包括一承載台31、至少一針座32、一第一相機33、一第二相機34及一控制單元35，該承載台31上平置有至少一待測物L(在本實施例中，該待測物L係LED之晶粒，但亦可為其他半導體元件)，且能被一第一驅動裝置D1帶動，而沿水平向或垂直向位移，該待測物L上至少有一待測點(如：晶粒上之電極接點)。

該針座32係被裝設於該承載台31上方，且設有一點測探針 321(根據點測方式的不同，針座32及點測探針321之數量可任意調整，合先陳明)，該針座32能被一第二驅動裝置D2帶動，而沿水平向或垂直向位移；該控制單元35係分別與該第一驅動裝置D1、第二驅動裝置D2、第一相機33及第二相機34相電氣連接，為便於說明，茲先扼要說明「點測程序」之基本流程如下：當點測探針321之位置被調校至對應於該待測物L後(調校方式將於後文說明)，該控制單元35能驅動該第一驅動裝置D1，使該承載台31上升一預定距離，使該點測探針321之針尖能接觸至該待測物L上之待測點，並供應電流(即，「點測」動作)，令該待測物L投射出光源；嗣，該承載台31恢復原位後，該控制單元35會驅動該第二驅動裝置D2，將該點測探針321位移至對應於下一顆待測物之位置，以進行另一次的點測程序，直到承載台上晶圓之所有晶粒都被測試過。

同理，該第一驅動裝置D1及第二驅動裝置D2的作動順序亦可自由調整，意即，該控制單元35可控制該第一驅動裝置D1，使該承載台31上之待測物L能位移至該點測探針321下方，再透過該第二驅動裝置D2，使該針座32下移一預定距離，使該點測探針321接觸該待測物L。

本創作的設計重點，係透過該第一相機33與第二相機34，精確判斷出該待測物L與點測探針321間的相對位置，令該設備3能自行進行調校。在本實施例中，第二驅動裝置D2皆為一三軸移動構件，意即，能朝立體空間中X、Y、Z等三個方向進行調校；該第一驅動裝置D1則為一雙四軸移動構件，能沿著水平方向做X-Y平面位移、及帶動承載台31做垂直上下(Z軸)與旋轉(θ)位移。

請參閱第3圖所示，該第一相機33係定位於該承載台31 上方(但不必位於點測探針321的正上方，只要能擷取到整個承載台31即可)，其位置係對應於該承載台31及其上之待測物L，以能擷取並產生該待測物L之一第一影像；該第二相機34則定位於該點測探針321下方，鄰近該承載台31側緣之位置，以能擷取並產生該針尖之一第二影像。

該第一相機33及第二相機34能將該第一影像及第二影像傳遞予該控制單元35，使該控制單元35能根據該等影像，分別判斷出該針尖及待測點的實際或相對位置(如：該控制單元35內分別儲存有針尖與待測物L的標準位置影像，據以分別和該第一影像、第二影像比對後，即可計算出其水平方向X-Y平面的座標值)，進而產生一調校資料，使該控制單元35能根據該調校資料，驅動該第一驅動裝置D1或第二驅動裝置D2，沿水平向或垂直向調校該待測點及該針尖間之對應位置，以使該針尖能精準地對該待測物L進行測試。

如此，由於習知點測設備1(如第1圖所示)係僅藉在點測探針110上方裝設單一個監視裝置13，以同時檢測晶粒14與點測探針110的影像，致無法精確地擷取到針尖的實際位置；反之，由於本案之該第二相機34係位於該點測探針321下方，鄰近該承載台31側緣之位置，能精確地擷取到針尖影像，故，該控制單元35將能根據該第一影像及第二影像，準確地計算出該針尖與該待測點間的偏差距離，並據以驅動該第一驅動裝置D1或第二驅動裝置D2，沿水平向或垂直向正確地調校該針尖與該待測點間之對應方位及距離，以快速且精準地完成點測程序。

茲進一步說明該控制單元35對該第一影像及第二影像的分析處理方式如下：在本創作之第一較佳實施例中，該第一影像係同時涵蓋 該待測物L、承載台31、第二相機34，以能記錄該等裝置之水平位置(例如：因為該第一影像係由上而下的水平畫面，故該控制單元35可根據該第一影像，輕易地判斷出水平方向的座標位置)；該第二影像則涵蓋該點測探針321之針尖，以能記錄其水平位置，且該控制單元35能將該待測物L上待測點之水平位置與該針尖的水平位置進行比對，確認水平方向的偏差值，進而產生該調校資料。

在本實施例中，該第一驅動裝置D1係同時帶動該承載台31及第二相機34(即，該承載台31及第二相機34的相對位置不變)，故該第二相機34僅需擷取該針尖之影像，即可推算出該針尖與待測點間的偏差距離，惟，該第二相機34並非一定要與該承載台31連動，該控制單元35亦可根據第二影像，計算出該針尖的水平座標，再進一步推算出水平方向的偏差距離。此外，由於本實施例主要係針對「水平方向」進行校正，故在「垂直方向」的校正，可利用申請人於2013年申請之台灣發明專利【能提昇檢測效率之點測方法】(申請案號102137448)，用以調校針尖與該待測點間的垂直偏差值；或根據該第二影像中的景深，分析計算針尖的垂直位置，據以驅動該第一驅動裝置D1或第二驅動裝置D2進行調校。

另，在本創作之第二較佳實施例中，該第一影像係記錄有該待測物L之待測點及點測探針321的水平位置；該第二影像則記錄有該待測物L及該點測探針321之針尖的垂直位置，故該控制單元35能根據該第一影像及第二影像，分別判斷出該針尖與該待測點間在水平方向、垂直方向的偏差值或實際座標位置，進而生成該調校資料。

又，該設備3尚包括一照明裝置36，該照明裝置36係裝設 於鄰近該第二相機34之位置，且能朝該點測探針321之方向投射光線(第3圖僅為示意圖，實際施作時，該照明裝置36可包括一內同軸光源及複數個外同軸光源，分別投射出與第二相機34之鏡頭相同方向的光線)，令該第二相機34擷取之第二影像能更為清晰。同理，業者亦能在鄰近該第一相機33之位置設置另一照明裝置37，以朝該待測物L之方向投射光線。

請參閱第3及4圖所示，在該點測探針321之針尖與該待測物L上之待測點L1接觸後(即，進行完「點測程序」後)，該針尖能在該待測物L之頂面上形成一針痕L2，該第一相機33能拍攝該待測物L之頂面，產生一記錄影像，以紀錄該針痕L2之位置。如第4圖所示，若針痕L2的位置太過偏離該待測點L1的中央位置，則點測出的結果即可能有嚴重失真，需重新測試。

以上所述，僅為本創作之若干較佳實施例，惟，本創作之技術特徵並不侷限於此，凡相關技術領域之人士，在參酌本創作之技術內容後，所能輕易思及之等效變化，均應不脫離本創作之保護範疇。

3‧‧‧設備

31‧‧‧承載台

32‧‧‧針座

321‧‧‧點測探針

33‧‧‧第一相機

34‧‧‧第二相機

35‧‧‧控制單元

36、37‧‧‧照明裝置

L‧‧‧待測物

D1‧‧‧第一驅動裝置

D2‧‧‧第二驅動裝置

Claims (7)

1. 一種能根據待測物及針尖之影像自動調校點測位置之設備，包括：一承載台，其頂部平置有至少一待測物，該承載台能被一第一驅動裝置帶動，而沿水平向或垂直向位移，該待測物上至少有一待測點；至少一針座，係設於該承載台上方，並設有一點測探針，該針座能被一第二驅動裝置帶動，而沿垂直向或水平向位移；一第一相機，係定位於該承載台上方，且對應於該待測物的上方位置，以能擷取並產生待測物的一第一影像；一第二相機，係定位於該點測探針下方，鄰近該承載台側緣之位置，以能擷取並產生該針尖之一第二影像；及一控制單元，係分別與該第一驅動裝置、第二驅動裝置、第一相機及第二相機相電氣連接，且能接收該第一相機傳來之該第一影像及第二相機傳來之第二影像，以計算該針尖與待測點間的相對距離，並產生一調校資料，該控制單元能根據該調校資料，驅動該第一驅動裝置或第二驅動裝置，沿水平向或垂直向調校該待測點及針尖之相對位置，令該針尖能精準地對應至該待測點。
2. 如請求項1所述之設備，其中，該第一影像能記錄該待測物上之待測點、承載台、第二相機的水平位置；該第二影像則能記錄該點測探針之針尖的水平位置，使該控制單元能將該待測物上待測點之水平位置與該針尖的水平位置進行比對，進而產生該調校資料。
3. 如請求項1所述之設備，其中，該第一影像能記錄該待測物及點測探針的水平位置；該第二影像則能記錄該待測物及該點測探針之針尖的垂直 位置，使該控制單元能根據該第一影像及第二影像，分別判斷出該針尖與該待測點間在水平方向、垂直方向的偏差值，進而生成該調校資料。
4. 2或3所述之設備，其中，該第一驅動裝置能同時帶動該承載台及該第二相機。
5. 如請求項4所述之設備，其中，在該針尖與該待測物接觸後，該針尖能在該待測物之頂面上形成一針痕，且該第一相機能拍攝該待測物之頂面，產生一記錄影像，以紀錄該針痕之位置。
6. 如請求項5所述之設備，其中該設備尚包括一照明裝置，該照明裝置係裝設於鄰近該第二相機之位置，且能朝該點測探針之方向投射光線。
7. 如請求項6所述之設備，其中該待測物係發光二極體之晶粒。