TWM629717U

TWM629717U - 用於對部件承載件進行檢查的裝置及設備

Info

Publication number: TWM629717U
Application number: TW110215290U
Authority: TW
Inventors: 趙驕陽; 何瑞攀
Original assignee: 大陸商奧特斯科技（重慶）有限公司
Priority date: 2020-12-23
Filing date: 2021-12-22
Publication date: 2022-07-21
Also published as: CN214374383U; JP2022100278A

Abstract

一種用於對部件承載件進行檢查的裝置，其特徵在於，所述裝置包括：i)用於沿著軌跡發射第一電磁輻射束的電磁輻射源；ii)用於保持待檢查的部件承載件的樣品保持件，其中部件承載件包括至少一個通孔，並且其中樣品保持件被配置成將部件承載件保持到位，使得第一電磁輻射束的軌跡穿過至少一個通孔；iii)光學元件，所述光學元件被佈置成在第一電磁輻射束穿過至少一個通孔之後對其進行接收，並且被配置成使第一電磁輻射束的至少一個物理參數改變以提供第二電磁輻射束；以及iv)用於接收第二電磁輻射束的電磁輻射檢測器。本新型還提供一種用於對部件承載件進行檢查的設備。

Description

用於對部件承載件進行檢查的裝置及設備

本新型涉及一種部件承載件

隨著配備有一個或更多個電子部件的部件承載件的產品功能的增長和此類部件的小型化，以及安裝在所述部件承載件上的越來越多的部件(諸如印刷電路板)的數量增加，越來越強大的陣列狀部件或具有若干部件的封裝正在被使用，它們具有多個觸點或連接部，並且這些觸點之間的間距越來越小。在操作期間，由這些部件和部件承載件本身產生的熱量的散發成為越來越嚴重的問題。同時，部件承載件應具有機械穩健性和電氣可靠性，以便即使在惡劣條件下也能操作。

特別地，在製造過程期間有效地對部件承載件進行檢查是一個問題。

圖3示出了來自現有技術的一種示例，其中使用光源 210和相機240對作為薄板的部件承載件201進行光學檢查。該薄板包括形成識別區域(圖案)的通孔202。從圖中可以看出，來自光源210的光束211穿過通孔202並且被相機240檢測到。相機所拍攝的圖像顯示出足夠的品質。

圖4示出了來自現有技術的另一示例，其中，部件承載件201為厚板，即，厚度為1.5mm或更大。可以看出，在這種情況下，由於在所拍攝的圖像中不再可以看到許多通孔202，因此相機240所拍攝的圖像的品質不足。

圖5示出了來自現有技術的一種裝置，其執行以上針對圖3和圖4描述的檢查。可以看出，來自光源210的光211沒有充分地聚焦在相機上。然而，由於在部件承載件製造期間空間非常有限且由此相機的高度不可調節，因此無法解決該問題。

特別是在製造過程期間，可能需要關於部件承載件的通孔有效地對(厚)部件承載件進行檢查。

根據本新型的示例性實施方式，提供了一種用於對部件承載件進行檢查的裝置，其包括：i)電磁輻射源，其用於沿著軌跡發射第一電磁輻射束；ii)樣品保持件，其用於保持待檢查的部件承載件，其中，所述部件承載件包括至少一個通孔，以及其中，所述樣品保持件被配置成將所述部件承載件保持到位，使得第一電磁輻射束的軌跡穿過至少一個通孔；iv)光學元件，其被佈置成在第一電磁輻射束穿過至少一個通孔之後接收第一電磁輻射束，並且被配置成使第一電磁輻射束的至少一個物理參數(例如焦距、方向等)改變以提供第二電磁輻射束；以及v)電磁輻射檢測器，其用於接收第二電磁輻射束。根據本新型的另一示例性實施方式，提供了一種設備，包括：i)如上所述的裝置；以及ii)佈置在樣品保持件中的部件承載件，其中，所述部件承載件包括多個通孔。

根據本新型的另一示例性實施方式，提供了一種對部件承載件進行檢查的方法，其中，該方法包括：i)沿著軌跡發射第一電磁輻射束；ii)將待檢查的部件承載件保持到位，其中，所述部件承載件包括至少一個通孔；iii)將第一電磁輻射束沿著軌跡穿過被保持的部件承載件的至少一個通孔，然後iv)通過使用光學元件提供第二電磁輻射束來使第一電磁輻射束的至少一個物理參數改變；以及v)由電磁輻射檢測器接收第二電磁輻射束。

在本檔的上下文中，術語“部件承載件”可以特別地表示能夠在其上和/或其中容納一個或更多個部件以提供機械支撐和/或電氣連接的任何支撐結構。換句話說，部件承載件可以被配置為用於部件的機械和/或電子承載件。特別地，部件承載件可以是印刷電路板、有機仲介層、金屬芯基板、無機基板以及IC(積體電路)基板中的一者。部件承載件也可以是組合上述類型的部件承載件中的不同部件承載件的混合板。

在本檔的上下文中，術語“光學元件”可以特別地表示適於使第一電磁輻射束(例如，光束)的至少一個物理參數改變以獲得第二電磁輻射束(例如，也為光束)的裝置，其中，所述物理參數在第一電磁輻射束和第二電磁輻射束中是不同的。在一個示例中，所述物理參數可以是焦距，並且所述光學部件可以包括聚焦透鏡。在另一示例中，所述物理參數可以是空間中的方向/軌跡，並且所述光學部件可以包括將第一電磁輻射束的軌跡改變為第二電磁輻射裝置的另一軌跡的鏡或棱鏡。

根據一種示例性實施方式，本新型基於如下理念：當第一電磁輻射束穿過(一個或更多個)通孔時，可以有效地(在製造過程中)對部件承載件的通孔(例如形成識別區域)進行檢查，然後，通過光學元件使至少一個物理參數改變來提供第二電磁輻射束。以這種方式，可以以有利的方式使束的物理參數靈活地適應當前情況(特別是空間要求)。

對部件承載件的一個或更多個通孔進行檢查可能是具有挑戰性的，特別是當部件承載件較厚時(例如，具有1.5mm或更大厚度)。傳統上，光源通過(一個或更多個)所述通孔發射光束。然而，在這種情況下，可能無法獲得 (圖像的)足夠品質的資料，例如參見圖4。這裡一個特別的問題是，製造過程(和系統)中的空間非常有限，並且只能在可用空間允許的情況下佈置光檢測器。結果，光源與光檢測器之間的距離通常太短而無法建立合適的焦距和/或輻射角。

創作人現在令人驚訝地發現，可以通過如下方式在束路徑中應用光學元件以有效的方式適應物理參數，來解決在部件承載件製造期間的(一個或更多個)高品質的通孔檢查的問題，而不受現有空間的限制。以這種方式，不需要改變電磁輻射檢測器的高度即可獲得高圖像品質(例如，通過調節相機焦點)。

在下文中，將解釋該方法和部件承載件的其他示例性實施方式。

在一實施方式中，電磁輻射源包括光源。

在一實施方式中，電磁輻射檢測器包括相機。

在一實施方式中，光學元件包括被配置成使第一電磁輻射束的焦距(和/或輻射角)改變，使得第二電磁輻射束的焦點與第一電磁輻射的焦點不同。特別地，光學元件包括聚焦透鏡。以這種方式，第二電磁輻射束可以有效地聚焦(使用附加的聚焦裝置)以獲得高品質的資料，而無需改變檢測器的位置。

在一實施方式中，光學元件包括被配置成使第一電磁輻射束的軌跡改變，使得第一電磁輻射束的軌跡與第二電磁輻射束的另一軌跡不同。特別地，光學元件包括反射鏡、棱鏡、柵格或楔形物。以這種方式，第二電磁輻射束可以有效地聚焦(通過延長軌跡)以獲得高品質的資料，而無需改變檢測器的高度。

在一實施方式中，光學元件包括反射鏡，該反射鏡定向為相對於第一電磁輻射束的軌跡成介於1°與89°之間的角度，特別地，該反射鏡定向為相對於第一電磁輻射束的軌跡成介於30°與60°之間的角度，特別是介於30°與50°之間的角度，更特別地，該反射鏡定向為相對於第一電磁輻射束的軌跡成(基本上)45°的角度。

在一實施方式中，電磁輻射檢測器以相對於與第一電磁輻射束的軌跡平行的軸線偏移的方式佈置。特別地，該偏移介於1°與90°之間，特別是介於30°與90°之間，更特別是90°。這可以允許檢測器的靈活定位。

在一實施方式中，部件承載件是具有1.5mm的厚度或更大厚度的厚板。這可以提供的優點是，現在甚至可以對厚的部件承載件的通孔進行檢查。

在一實施方式中，多個通孔形成識別區域。由此，可以實現有效且穩健的製造過程。

在一實施方式中，部件承載件被成形為板。這有助於緊湊的設計，其中，部件承載件仍然提供較大的基底，以用於在其上安裝部件。此外，特別地，裸露管芯作為嵌入的電子部件的示例，由於其厚度小，可以方便地嵌入到薄板中，諸如印刷電路板中。

在一實施方式中，部件承載件被配置為由印刷電路板、基板(特別是IC基板)和仲介層所組成的組中的一者。

在本申請的上下文中，術語“印刷電路板”(PCB)可以特別地表示板形部件承載件，其通過將若干導電層結構與若干電絕緣層結構進行層壓(例如，通過施加壓力和/或通過供給熱能)而形成。作為PCB技術的優選材料，導電層結構由銅製成，而電絕緣層結構可以包括樹脂和/或玻璃纖維、所謂的預浸料或FR4材料。各種導電層結構可以通過如下方式以期望的方式彼此連接：例如通過鐳射鑽孔或機械鑽孔形成貫穿層壓件的通孔；以及用導電材料(特別是銅)部分地或全部地填充它們，從而形成過孔作或任何其他通孔連接部。填充的孔連接整個疊置件(延伸穿過若干層或整個疊置件的貫穿孔連接部)，或者填充的孔連接至少兩個導電層，稱為過孔。類似地，可以通過疊置件的各個層形成光學互連，以便接收電光電路板(EOCB)。除了可以嵌入印刷電路板中的一個或更多個部件之外，印刷電路板通常被配置成用於在板形印刷電路板的一個或兩個相對的表面上容納一個或更多個部件。這些部件可以通過焊接連接至相應的主表面。PCB的電介質部分可以由具有增強纖維(諸如玻璃纖維)的樹脂組成。

在本申請的上下文中，術語“基板”可以特別地表示小的部件承載件。相對於PCB，基板可以是相對小的部件承載件，其上可以安裝一個或更多個部件，並且這些部件可以充當(一個或更多個)晶片與另一PCB之間的連接介質。例如，基板可以具有與要安裝在其上的部件(特別是電子部件)基本上相同的尺寸(例如，在晶片級封裝(CSP)的情況下)。更具體地，基板可以被理解為用於電連接或電網路的承載件以及與印刷電路板(PCB)相當的部件承載件，但是其在橫向和/或豎向佈置的連接中具有相當高的密度。橫向連接例如是導電路徑，而豎向連接可以例如是鑽孔。這些橫向和/或豎向連接佈置在基板內，並且可以用於提供封裝的或未封裝的部件(諸如裸管芯)、特別是IC晶片與印刷電路板或中間印刷電路板的電氣連接、熱連接和/或機械連接。因此，術語“基板”也包括“IC基板”。基板的介電部分可以由具有增強顆粒(諸如增強球體，特別是玻璃球體)的樹脂組成。

所述基板或仲介層可以包括以下各者或由以下各者組成：至少一層玻璃；矽(Si)和/或可光成像或幹蝕刻的有機材料，如環氧基積層材料(諸如，環氧基積層膜)或聚合物化合物(其可以包含或不包含光敏和/或熱敏分子)，如聚醯亞胺或聚苯並惡唑。

在一實施方式中，所述至少一個電絕緣層結構包括由以下各者組成的組中的至少一者：樹脂或聚合物，諸如環氧樹脂、氰酸酯樹脂、苯並環丁烯樹脂、雙馬來醯亞胺-三嗪樹脂、聚苯醚衍生物(例如基於聚苯醚，PPE)、聚醯亞胺(PI)、聚醯胺(PA)，液晶聚合物(LCP)、聚四氟乙烯(PTFE)和/或其組合。也可以使用例如由玻璃(多層玻璃)製成的增強結構，諸如腹板、纖維、球體或其他種類的填料顆粒，以形成複合材料。半固化樹脂與增強劑(例如，浸漬有上述樹脂的纖維)組合在一起稱為預浸料。這些預浸料通常以其特性命名，例如FR4或FR5，其用於描述它們的阻燃特性。儘管預浸料特別是FR4通常優選用於剛性PCB，但也可以使用其他材料，特別是環氧基積層材料(諸如積層膜)或可光成像介電材料。對於高頻應用，諸如聚四氟乙烯、液晶聚合物和/或氰酸酯樹脂之類的高頻材料可能是優選的。除這些聚合物外，低溫共燒陶瓷(LTCC)或其他低、極低或超低DK材料也可以作為電絕緣結構應用於部件承載件中。

在一實施方式中，所述至少一個導電層結構包括由以下各者組成的組中的至少一者：銅、鋁、鎳、銀、金、鈀、鎢和鎂。儘管通常優選銅，但是其他材料或其塗覆版本也是可能的，特別是塗覆有超導電材料或導電聚合物，諸如分別為石墨烯或聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)。

至少一個部件可以嵌入部件承載件中和/或可以表面安裝在部件承載件上。這種部件以選自由以下各者組成的組：非導電嵌體、導電嵌體(例如金屬嵌體，優選包含銅或鋁)、傳熱單元(例如熱管)、光導元件(例如光波導或光導體連接件)、電子部件或其組合。嵌體可以是例如帶有或不帶有絕緣材料塗層(IMS嵌體)的金屬塊，其可以被嵌入或表面安裝以用於促進散熱。根據材料的熱導率限定合適的材料，熱導率應為至少2W/mK。這樣的材料通常基於但不限於金屬、金屬氧化物和/或陶瓷，例如銅、氧化鋁(Al2O3)或氮化鋁(AlN)。為了增加熱交換能力，也經常使用具有增加的表面積的其他幾何形狀。此外，部件可以是有源電子部件(已實施至少一個p-n結)、無源電子部件(諸如電阻器、電感或電容器)、電子晶片、存儲裝置(例如DRAM或其他資料記憶體)、濾波器，積體電路(諸如現場可程式設計閘陣列(FPGA)、可程式設計陣列邏輯(PAL)、通用陣列邏輯(GAL)和複雜可程式設計邏輯器件(CPLD))、信號處理部件、電源管理部件(諸如場效應電晶體(FET)、金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)、互補金屬氧化物半導體(CMOS)、結型場效應電晶體(JFET)或絕緣柵場效應電晶體(IGFET)，全部基於半導體材料，諸如碳化矽(SiC)、砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN)、氧化鎵(Ga2O3)、砷化銦鎵(InGaAs)和/或任何其他合適的無機化合物)、光電子介面元件、發光二極體、光電耦合器、電壓轉換器(例如DC/DC轉換器或AC/DC轉換器)、密碼部件、發送器和/或接收器、機電轉換器、感測器、致動器，微機電系統(MEMS)、微處理器、電容器、電阻器、電感、電池、開關、相機、天線、邏輯晶片和能量收集單元。然而，可以在部件承載件中嵌入其他部件。例如，磁性元件可以用作部件。這樣的磁性元件可以是永磁元件(諸如鐵磁性元件，反鐵磁性元件，多鐵性元件或亞鐵磁性元件，例如鐵氧體磁芯)或者可以是順磁性元件。然而，該部件也可以是IC基板、仲介層或另外的部件承載件，例如呈板對板構造。該部件可以表面安裝在部件承載件上和/或可以嵌入其內部。此外，其他部件，特別是那些產生和發射電磁輻射和/或對從環境傳播的電磁輻射敏感的部件，也可以用作部件。

在一實施方式中，部件承載件是層壓型部件承載件。在這樣的實施方式中，部件承載件是通過施加壓力和/或熱量而疊置並連接在一起的多層結構的複合物。

在對部件承載件的內層結構進行處理之後，可以用一個或更多個另外的電絕緣層結構和/或導電層結構對稱地或不對稱地覆蓋(特別是通過層壓)經處理的層結構的一個或兩個相反的主表面。換句話說，積層可以持續進行直到獲得期望的層數。

在完成形成電絕緣層結構和導電層結構的疊置件之後，可以對所獲得的層結構或部件承載件進行表面處理。

特別地，可以將電絕緣阻焊劑可以施加到層疊置件或部件承載件的一個或兩個相反的主表面。例如，可以在整個主表面上形成這種阻焊劑，並隨後對阻焊劑層進行圖案化，以暴露一個或更多個導電表面部分，所述一個或更多個導電表面部分部分將用於將部件承載件電耦接到電子器件週邊。可以有效地保護保持被阻焊劑覆蓋的部件承載件的表面部分、特別是包含銅的表面部分以免受氧化或腐蝕。

在表面處理方面，還可以選擇性地對部件承載件的暴露的導電表面部分應用表面修飾。這種表面修飾可以是在部件承載件的表面上的暴露的導電層結構(諸如，墊、導電跡線等，特別是包含銅或由銅組成)上的導電覆蓋材料。如果不保護這種暴露的導電層結構，則暴露的導電部件承載件材料(特別是銅)可能會氧化，從而降低部件承載件的可靠性。然後可以形成表面修飾，例如作為表面安裝的部件和部件承載件之間的介面。表面修飾具有保護暴露的導電層結構(特別是銅電路)的功能，並且能夠例如通過焊接實現與一個或更多個部件的連結過程。用於表面修飾的適當材料的示例為有機可焊性防腐劑(OSP)、化學鎳浸金(ENIG)、化學鎳浸鈀金(ENIPIG)、金(特別是硬金)、化學錫、鎳-金、鎳-鈀等。

從下文將描述的實施方式的示例中，本新型的上述限定的各方面和其他方面將變得顯而易見，並且將參考這些實施方式的示例進行說明。

100:裝置

101:部件承載件

102:通孔

110:電磁輻射源

111:第一電磁輻射束

112:第二電磁輻射束

120:樣品保持件

130:光學元件

140:電磁輻射檢測器

150:設備

201:部件承載件

202:通孔

210:光源

211:光束

240:相機

T₁:軌跡

T₂:軌跡

[圖1]示出了根據本新型的示例性示例的用於對部件承載件進行檢查的裝置，其中，光學元件包括反射鏡。

[圖2]示出了根據本新型的另一示例性示例的用於對部件承載件進行檢查的裝置，其中，光學元件包括聚焦透鏡。

[圖3]示出了來自現有技術的對薄板的通孔的光學檢查。

[圖4]示出了來自現有技術的對厚板的通孔的光學檢查。

[圖5]示出了根據現有技術的用於對部件承載件進行檢查的裝置。

附圖中的圖示是示意性的。在不同的附圖中，相似或相同的元件具有相同的附圖標記。

圖1示出了用於對部件承載件101進行檢查的裝置100，其中，裝置100包括：電磁輻射源110，其用於沿著軌跡T1發射第一電磁輻射束111。在該示例中，電磁輻射源110被配置為發射光束的光源。裝置100包括樣品保持件120，該樣品保持件用於將待檢查的部件承載件101保持到位。部件承載件101包括用作識別(ID)區域的多個通孔102。樣品保持件120被配置為將部件承載件101保持到位，使得第一電磁輻射束111的軌跡T1穿過多個通孔102。裝置100還包括光學元件130，該光學元件佈置在部件承載件101後面以接收第一電磁輻射束111。由此，光學元件130被配置成使第一電磁輻射束111的至少一個物理參數改變以提供第二電磁輻射束112。在圖1的示例中，光學元件130包括反射鏡，並且待改變的物理參數是第一電磁輻射束111的空間方向(軌跡)。在該示例中，另一軌跡T2相對於軌跡T1改變90°的角度。此外，裝置100包括用於接收第二電磁輻射束112的電磁輻射檢測器140。在該示例中，該檢測器包括相機。即使空間非常有限，來自電磁輻射源110的光也可以被引導到電磁輻射檢測器140，從而獲得完美的焦距，並且可以拍攝和檢查高品質的圖像。

圖2原則上示出了與圖1相同的裝置，然而，光學元件130包括聚焦透鏡，該聚焦透鏡被配置成使第一電磁輻射束111的焦距改變，使得第二電磁輻射束112的焦點與第一電磁輻射束111的焦點不同。

應當注意，術語“包括”不排除其他元素或步驟，並且“一”或“一種”不排除多個。此外，可以對與不同實施方式相關聯地描述的元素進行組合。

還應注意，申請專利範圍中的附圖標記不應解釋為限制申請專利範圍的範圍。

本新型的實現方式不限於附圖中所示和上面描述的優選實施方式。相反，即使在根本不同的實施方式的情況下，使用所示出的解決方案和根據本新型的原理的多種變體也是可行的。