一种IC器件断层图像检测中的相机工作距离校正方法与流程

文档序号:15202024发布日期:2018-08-19 13:25阅读:331来源:国知局

基于ccd工业相机的高分辨率图像处理技术和激光投射的精准图案,实现距离的测量技术。利用ic器件芯片内部定义多层落差的高度,组合多次高度方向的断层图像,以弥补高放大倍率条件下图像检测中的物理景深不足。其中断层图像中的相机工作距离校正方法,目的是为了保证相机在正确的高度位置上对ic器件芯片进行拍摄,从而获得ic器件芯片的清晰图像。其关键技术点是:相机拍摄激光投影仪投射的校正图案,通过对校正图案的比对和计算,进而校正相机至正确的高度位置。



背景技术:

随着半导体封装技术的进步、芯片的微型化以及多芯片化的应用提高,芯片的厚度不断增加,芯片的可封装种类也在不断增加,为减少ic器件尺寸,产品的封装工艺在高度方向不断开发,日趋挑战2.5d和3d封装技术,同时也挑战高倍率、高精度、高端ic检测技术。

在一个料条上,通常有几百个乃至数千个ic器件在一起封装。每个ic器件可以是单芯片,也可以是多芯片,还可能包含其它被动元件。在单个ic器件中,各芯片的高度差和多层连线,它们之间高低位差别可达20um至1000um的空间落差,此高度位的每个落差被称之为单个断层间距。通常高倍检测相机的图像清晰度景深在30um~50um,对于1000um的空间落差,就需要多次空间定位、多次拍摄来达到拍摄清晰图像的目的

将每一个具有独立电气性能的ic器件分离出来,作为单个对象进行图像缺陷检测,通常依照设定的程式和断层定位的模式,可先用低倍率拍取定位照片,再借助激光测距定位功能和相机判断图像中心位置,以完成局部高倍的断层拍摄,该过程叫做断层检测方法。

实现断层检测技术的前提之一是用于检测的相机在正确的高度位置上拍摄被检测的ic器件,这样相机工作距离的校正就成为一项最基本要求。

由于ic器件在贴晶打线工艺中,通常会使用加热和摩擦等工艺,会造成ic器件局部翘曲,由于相机物理景深的限制,该局部翘曲会严重影响高倍率检测下的图像拍摄清晰度。以200倍光学放大倍率为例,成像景深只有30um~50um,当下的先进封装中的2.5d和3d封装基板翘曲高达500um~1500um,会影响产品图像的拍摄。此外,检测过程中也需要对ic器件不同高度的位置进行拍摄检测,如:对基板的缺陷、基板上的焊球表面、芯片表面质量、芯片上焊球质量以及各层线弧空间位置等细节的拍摄检测。传统的检测过程中,相机工作距离是不做校正的,就不能适用ic器件高度变化和产品翘曲的变化,不能得到清晰的拍摄图像,就无法满足高倍率、高精度、高端ic检测技术要求。

一种ic器件断层图像检测中的相机工作距离校正方法,可以有效的解决上述问题。激光作为一种新工业加工和测量技术,在计算机控制下可以在各种材料表面进行距离的精确测量和投射精准的图案,其投射的图案形状和尺寸具有很高的稳定性和抗干扰性,可用于检测过程中相机工作距离的校正。本专利利用相机拍摄激光投影仪投射到ic器件上的双“t”校正图案,通过对双“t”校正图案特征线间隔距离的测量和比较,进而校正的相机工作距离。本发明可以有效地消除ic器件不规律翘曲带来的相机工作距离误差,保证相机拍摄图像的清晰度,为下一步检测过程中相机的工作距离提供基准。

ic器件为完成多芯片的精准叠加生产,以达到ic器件封装的设计要求,会在ic器件上设计多个对位标志点,该标志点保障了每次芯片和器件的高精度对位贴片和打线,保证产品叠装工艺的正确完成。对位标志点是基板制作时一次曝光完成的,和各芯片之间有着必然的位置关系,其相对位置精度非常高,是检测各芯片器件平面位置的基础参考点,同样也可以作为相机工作距离校正时激光投影仪投射双“t”校正图案的投影点。



技术实现要素:

本发明的目的是充分利用计算机控制下的工业相机,结合激光投影仪投射的双“t”校正图案,实现ic器件断层图像检测中的相机工作距离的校正。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:

本发明包括:真空平移台、相机、基准平板、平台升降组件、前激光投影仪、后激光投影仪、ic器件。

1.在真空平移台上放置基准平板,前激光投影仪和后激光投影仪投射双“t”校正图案到基准平板上,相机拍摄该图案,调整相机工作距离至图像最清晰。分别调整前激光投影仪和后激光投影仪的安装位置和角度,保证双“t”校正图案的中心和相机图像的中心重合并且双“t”校正图案无畸变,相机拍摄此时的双“t”校正图案,并测量出双“t”校正图案特征线间隔距离。该间隔距离即为标准间隔距离a,此时相机的工作距离即为标准工作距离d;

2.从真空平移台上取下基准平板,换上待检测的ic器件,真空平移台平移,将ic器件上的对位标志点移动到相机正下方;

3.前激光投影仪和后激光投影仪投射双“t”校正图案到ic器件的对位标志点上,相机拍摄该校正图案、测量出此时双“t”校正图案特征线间隔距离并与标准间隔距离a比较,双“t”校正图案特征线间隔距离过大(a+),表明相机工作距离过小(d-),升降平台组件降低真空平台高度,增加相机的工作距离,双“t”校正图案特征线间隔距离过小(a-),表明相机工作距离过大(d+),升降平台组件升高真空平台高度,减小相机的工作距离;

参考附图2:一种ic器件断层图像检测中的相机工作距离校正方法中的相机工作距离位置示意图。

4.重复步骤3,直至双“t”校正图案特征线间隔距离与标准间隔距离a相同,记录此时ic器件的高度位置,作后续ic器件检测中该对位标志点处相机工作距离基础值使用;

5.真空平移台平移,依次将ic器件上的各对位标志点移动到相机正下方,重复3~4的步骤,记录每个对位标志点处ic器件的高度位置。

附图说明

附图1:一种ic器件断层图像检测中的相机工作距离校正方法中的结构示意图。

1.真空平移台;

2.相机;

3.基准平板;

4.升降平台组件;

5.左激光测距仪;

6.右激光测距仪;

7.ic器件。

附图2:一种ic器件断层图像检测中的相机工作距离校正方法中的相机工作距离位置示意图。

a:双“t”校正图案特征线标准间隔距离;

a+:双“t”校正图案特征线间隔距离过大;

a-:双“t”校正图案特征线间隔距离过大;

d:相机标准工作距离;

d-:相机工作距离过小;

d+:相机工作距离过大。

具体实施方法

下面结合附图和具体实施步骤对本发明进行详细说明。

如图1所示,一种ic器件断层图像检测中的相机工作距离校正方法,包括:真空平移台1、相机2、基准平板3、升降平台组件4、左激光测距仪5、右激光测距仪6、ic器件7。

如图2所示,一种ic器件断层图像检测中的相机工作距离校正方法中的相机工作距离位置示意图。

1.在真空平移台1上放置基准平板3,前激光投影仪5和后激光投影仪6投射双“t”校正图案到基准平板3上,相机2拍摄该图案,调整相机2工作距离至图像最清晰,分别调整前激光投影仪5和后激光投影仪6的安装位置和角度,保证双“t”校正图案的中心和相机2图像的中心重合并且双“t”校正图案无畸变,相机2拍摄此时的双“t”校正图案,并测量出双“t”校正图案特征线间隔距离,该间隔距离即为标准间隔距离a,此时相机2的工作距离即为标准工作距离d;

2.从真空平移台1上取下基准平板3,换上待检测的ic器件7,真空平移台3平移,将ic器件7上的对位标志点移动到相机2正下方;

3.前激光投影仪5和后激光投影仪6投射双“t”校正图案到ic器件7的对位标志点上,相机2拍摄该校正图案、测量出此时双“t”校正图案特征线间隔距离并与标准间隔距离a比较,双“t”校正图案特征线间隔距离过大(a+),表明相机工作距离过小(d-),升降平台4组件降低真空平台1高度,增加相机2的工作距离,双“t”校正图案特征线间隔距离过小(a-),表明相机2工作距离过大(d+),升降平台组件4升高真空平台高度1,减小相机2的工作距离;

参考附图2:一种ic器件断层图像检测中的相机工作距离校正方法中的相机工作距离位置示意图。

4.重复步骤3,直至双“t”校正图案特征线间隔距离与标准间隔距离a相同,记录此时ic器件7的高度位置,作后续ic器件7检测中该对位标志点处相机2工作距离基础值使用;

5.真空平移台1平移,依次将ic器件7上的各对位标志点移动到相机2正下方,重复3~4的步骤,记录每个对位标志点处ic器件7的高度位置。

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