检测系统及检测方法与流程

1.本发明是有关于一种检测系统及检测方法，且特别是有关于一种适于检测物件下的外溢底胶面积与高度的检测系统及检测方法。


背景技术：

2.现有量测技术，多透过3d检测装置取得(白光干涉、共轭光、激光测高、激光干涉)底胶(underfill)的点胶外观，再进行整体轮廓扫描取样量测，重建3d点信息，并对三维信息拓朴建模后，才能进一步投影解析成一维高度及二维面积信息。


技术实现要素：

3.本发明提供一种检测系统及检测方法，其能检测物件下的外溢底胶面积与高度。
4.本发明的一实施例的检测系统适于检测物件下的外溢底胶面积与高度。检测系统包括侧向取像装置以及控制器。侧向取像装置包括侧向光源以及侧向影像传感器。侧向光源用以发出侧向光束，使侧向光束朝物件的侧表面照射，其中侧向光束与物件正表面法线之间的夹角为45度。侧向光束经物件的反射后产生侧向反射光束。侧向影像传感器设置在侧向反射光束的传递路径上。控制器与侧向影像传感器电性连接。控制器根据侧向影像传感器所接收的侧向反射光束的影像计算出外溢底胶高度。外溢底胶为底胶在基板上的分布范围中，超出物件在基板上覆盖的区域。
5.在本发明的一实施例中，上述的侧向取像装置还包括第一分光镜以及第一反射镜。来自物件的侧向反射光束依序被第一分光镜反射、被第一反射镜反射以及穿透第一分光镜后，再被侧向影像传感器所接收。
6.在本发明的一实施例中，还包括正向取像装置。正向取像装置包括正向光源以及正向影像传感器。正向光源用以发出正向光束，使正向光束朝物件的正表面照射。正向光束经物件的反射后产生正向反射光束。正向影像传感器设置在正向反射光束的传递路径上，并与控制器电性连接。控制器根据正向影像传感器所接收的正向反射光束的影像计算出外溢底胶面积。
7.在本发明的一实施例中，上述的正向取像装置还包括第二分光镜以及第二反射镜。来自物件的正向反射光束依序被第二分光镜反射以及被第二反射镜反射后，再被侧向影像传感器所接收。
8.在本发明的一实施例中，上述的正向光源还包括第一子正向光源以及第二子正向光源。第一子正向光源用以发出第一子正向光束，其中第一子正向光束朝物件的正表面垂直照射。第二子正向光源用以发出第二子正向光束，其中第二子正向光束朝物件的正表面斜向照射。
9.在本发明的一实施例中，上述的第一子正向光束穿过第二分光镜再照射至物件的正表面。正向反射光束包括第一子正向光束与第二子正向光束经物件的反射后产生的反射光束。
10.在本发明的一实施例中，上述的侧向反射光束入射至侧向影像传感器的方向与正向反射光束入射至正向影像传感器的方向互相平行。
11.在本发明的一实施例中，上述的控制器在侧向反射光束的影像内的第一感兴趣区域中，沿取样线的第一临界边缘与第二临界边缘之间的距离d
image
，计算出物件的正表面边缘与外溢底胶边缘之间的高度差d，取样线为沿着从物件的正表面往侧表面的方向的直线。
12.在本发明的一实施例中，上述的第一临界边缘为侧向反射光束的影像在第一感兴趣区域中，沿取样线的灰阶函数的梯度最先满足梯度》10的条件的位置。第二临界边缘为侧向反射光束的影像在第一感兴趣区域中，沿取样线的灰阶函数的梯度最先满足梯度》20的条件的位置。
13.在本发明的一实施例中，上述的d＝d
image
/cos(45度)。
14.在本发明的一实施例中，上述的外溢底胶高度h满足以下关系：h＝t
die
+t
und-d，其中t
die
为物件的高度，且t
und
为物件的下表面与基板之间的距离。正表面与下表面相对，且侧表面相邻于正表面与下表面。
15.在本发明的一实施例中，上述的控制器在正向反射光束的影像内的第二感兴趣区域的灰阶变化，计算出外溢底胶面积。
16.本发明的一实施例的检测方法适于检测物件下的外溢底胶面积与高度。检测方法包括以下步骤：使侧向光束朝物件的侧表面照射，其中侧向光束与物件正表面法线之间的夹角为45度；利用侧向影像传感器接收侧向光束经物件的反射后产生的侧向反射光束；以及根据侧向影像传感器所接收的侧向反射光束的影像，利用控制器计算出外溢底胶高度，其中外溢底胶为物件下的底胶在基板上的分布范围中，超出物件在基板上覆盖的区域。
17.在本发明的一实施例中，检测方法还包括以下步骤：使正向光束朝物件的正表面照射；利用正向影像传感器接收正向光束经物件的反射后产生的正向反射光束；以及根据正向影像传感器所接收的正向反射光束的影像，利用控制器计算出外溢底胶面积。
18.在本发明的一实施例中，上述的侧向反射光束入射至侧向影像传感器的方向与正向反射光束入射至正向影像传感器的方向互相平行。
19.在本发明的一实施例中，上述的控制器在侧向反射光束的影像内的第一感兴趣区域中，沿取样线的第一临界边缘与第二临界边缘之间的距离d
image
，计算出物件的正表面边缘与外溢底胶边缘之间的高度差d。取样线为沿着从物件的正表面往侧表面的方向的直线。
20.在本发明的一实施例中，上述的第一临界边缘为侧向反射光束的影像在第一感兴趣区域中，沿取样线的灰阶函数的梯度最先满足梯度》10的条件的位置。第二临界边缘为侧向反射光束的影像在第一感兴趣区域中，沿取样线的灰阶函数的梯度最先满足梯度》20的条件的位置。
21.在本发明的一实施例中，上述的d＝d
image
/cos(45度)。
22.在本发明的一实施例中，上述的外溢底胶高度h满足以下关系：h＝t
die
+t
und-d，其中t
die
为物件的高度，且t
und
为物件的下表面与基板之间的距离。正表面与下表面相对，且侧表面相邻于正表面与下表面。
23.在本发明的一实施例中，上述的控制器在正向反射光束的影像内的第二感兴趣区域的灰阶变化，计算出外溢底胶面积。
24.基于上述，在本发明的一实施例的检测系统及检测方法中，由于侧向光束朝物件
的侧表面照射，因此，检测系统及检测方法可检测出设置于物件下的外溢底胶高度。
附图说明
25.图1是根据本发明的一实施例的一种检测装置的示意图。
26.图2是图1中的侧向光源的示意图。
27.图3是图1中的正向光源的示意图。
28.图4是根据本发明的一实施例的一种检测方法的流程图。
29.图5示意了朝物件的侧表面，以斜向于侧表面45度所取得侧向反射光束的影像的一种示意图。
30.图6是在图5的影像的第一感兴趣区域中，沿取样线l所取得的灰阶值相对于像素位置的关系图。
31.图7a示意了物件与底胶之间的几何关系图。
32.图7b示意了图7a中朝物件的侧表面，以斜向于侧表面45度检测的局部放大图。
33.图8是朝物件的正表面所取得正向反射光束的影像的一种示意图。
34.附图标记说明
35.10：检测系统
36.100：侧向取像装置
37.110：侧向光源
38.120：侧向影像传感器
39.130：第一分光镜
40.140：第一反射镜
41.150、250：透镜组
42.200：正向取像装置
43.210：正向光源
44.220：正向影像传感器
45.230：第二分光镜
46.240：第二反射镜
47.300：控制器
48.b1：侧向光束
49.b2：正向光束
50.b2-1：第一子正向光束
51.b2-2：第二子正向光源
52.bs：下表面
53.c1、c2、c3、c4：虚线
54.d：高度差
55.d1、d2、d3：方向
56.d
image
、t
und
、w：距离
57.e：边界
58.e1：第一临界边缘
59.e2：第二临界边缘
60.fs：正表面
61.h、h、t
die
：高度
62.l：取样线
63.ls1、ls2：侧表面
64.o：物件
65.of：外溢底胶
66.rb1：侧向反射光束
67.rb2：正向反射光束
68.roi-1：第一感兴趣区域
69.roi-2：第二感兴趣区域
70.s：基板
71.s100、s120、s140：步骤
72.uf：底胶
73.θ：夹角
具体实施方式
74.现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在图式和描述中用来表示相同或相似部分。
75.图1是根据本发明的一实施例的一种检测装置的示意图。图2是图1中的侧向光源的示意图。图3是图1中的正向光源的示意图。请参考图1至图3，本发明的一实施例的检测系统10适于检测物件o下的外溢底胶of面积与高度。物件o例如是芯片，但本发明不以此为限。物件o具有朝向正向取像装置200的正表面fs、相对于正表面fs的下表面bs以及与正表面fs和下表面bs相邻的至少一侧表面ls1、ls2。物件o设置在基板s上。基板s例如是印制电路板(printed circuit board,pcb)或柔韧印制板(flexible printed circuit,fpc)，但本发明不以此为限。在本实施例中，底胶uf设置于物件o下，且位于物件o与基板s之间。底胶uf用以保护物件o与基板s之间的结构，例如使物件o与基板s之间的焊锡接点的可靠性提高。
76.一般来说，在底胶uf封填和成形的过程中，或多或少会发生外溢底胶(overflow of underfill)或爬胶的情形，其中物件o下的底胶uf在基板s上的分布范围中，超出物件o在基板s上覆盖的区域，都属于外溢底胶of，且底胶uf附着至物件o的侧表面ls1、ls2的部分称为爬胶。由于外溢底胶of可造成物件o与其他元件之间的连接不良，例如物件o与散热元件的连接，或外溢底胶of本身就影响物件o的散热，因此，需对外溢底胶of的范围与高度进行检测。
77.在本实施例中，检测系统10包括侧向取像装置100以及控制器300。侧向取像装置100包括侧向光源110以及侧向影像传感器120。侧向光源110可为发光二极管光源(light-emitting diode,led)、白炽灯光源、卤素灯光源或其他合适的光源。侧向取像装置100可为互补式金属氧化物半导体(complementary metal-oxide semiconductor,cmos)的光传感器或电荷耦合元件(charge coupled device,ccd)的光传感器，但本发明不以此为限。
78.在本实施例中，侧向光源110用以发出侧向光束b1，使侧向光束b1朝物件o的侧表
面ls1、ls2照射，其中侧向光束b1(如图1中的方向d2)与物件o正表面fs法线(如图1中的方向d1)之间的夹角为45度。侧向光束b1经物件o的反射后产生侧向反射光束rb1。侧向影像传感器120设置在侧向反射光束rb1的传递路径上。
79.在一实施例中，控制器300例如是包括中央处理器(central processing unit,cpu)、微处理器(microprocessor)、数字信号处理器(digital signal processor,dsp)、可程序化控制器、可编程逻辑器件(programmable logic device,pld)或其他类似装置或这些装置的组合，本发明并不加以限制。此外，在一实施例中，控制器300的各功能可被实作为多个程序代码。这些程序代码会被储存在一个存储器中，由控制器300来执行这些程序代码。或者，在一实施例中，控制器300的各功能可被实作为一或多个电路。本发明并不限制用软件或硬件的方式来实作控制器300的各功能。
80.在本实施例中，控制器300与侧向影像传感器120电性连接。控制器300根据侧向影像传感器120所接收的侧向反射光束rb1的影像计算出外溢底胶of高度。
81.在一实施例中，侧向取像装置100更包括第一分光镜130以及第一反射镜140。第一分光镜130例如是部分穿透部分反射镜。来自物件o的侧向反射光束rb1依序被第一分光镜130反射、被第一反射镜140反射以及穿透第一分光镜130后，再被侧向影像传感器120所接收。在本发明的一实施例的检测系统10中，由于侧向取像装置100更包括第一分光镜130以及第一反射镜140，因此，检测系统10的用户可对侧向反射光束rb1入射至侧向影像传感器120的方向调整至方便使用的方向。
82.在本实施例中，检测系统10更包括正向取像装置200。正向取像装置200包括正向光源210以及正向影像传感器220。正向影像传感器220可为互补式金属氧化物半导体的光传感器或电荷耦合元件的光传感器，但本发明不以此为限。
83.在本实施例中，正向光源210用以发出正向光束b2，使正向光束b2朝物件o的正表面fs照射，其中正向光束b2平行于正表面fs的法线方向。正向光束b2经物件o的反射后产生正向反射光束rb2。正向影像传感器220设置在正向反射光束rb2的传递路径上，并与控制器300电性连接。控制器300根据正向影像传感器220所接收的正向反射光束rb2的影像计算出外溢底胶of面积。在本发明的一实施例的检测系统10中，由于检测系统10更包括正向取像装置200，因此，检测系统10可取得外溢底胶of面积。
84.请参考图3，在一实施例中，正向取像装置200更包括第二分光镜230以及第二反射镜240。第二分光镜230例如是部分穿透部分反射镜。来自物件o的正向反射光束rb2依序被第二分光镜230反射以及被第二反射镜240反射后，再被侧向影像传感器220所接收。在本发明的一实施例的检测系统10中，由于正向取像装置200更包括第二分光镜230以及第二反射镜240，因此，检测系统10的用户可对正向反射光束rb2入射至正向影像传感器220的方向调整至方便使用的方向。
85.在一实施例中，正向光源210更包括第一子正向光源212以及第二子正向光源214。第一子正向光源212与第二子正向光源214可为发光二极管光源、白炽灯光源、卤素灯光源或其他合适的光源。第一子正向光源212用以发出第一子正向光束b2-1，其中第一子正向光束b2-1朝物件o的正表面fs垂直照射。第二子正向光源214用以发出第二子正向光束b2-2，其中第二子正向光束b2-2朝物件o的正表面fs斜向照射。在本发明的一实施例的检测系统10中，由于第一子正向光束b2-1朝物件o的正表面fs垂直照射，且第二子正向光束b2-2朝物
件o的正表面fs斜向照射，因此，正向光源210对物件o的正表面fs同时提供垂直正向照明与斜向照明，其可凸显外溢底胶of的表面与背景之间的差异。
86.在一实施例中，第一子正向光束b2-1穿过第二分光镜230再照射至物件o的正表面fs。正向光束b2包括第一子正向光束b2-1以及第二子正向光束b2-2，且正向反射光束rb2包括第一子正向光束b2-1与第二子正向光束b2-2经物件o的反射后产生的反射光束。
87.请再参考图1，在另一实施例中，侧向反射光束rb1入射至侧向影像传感器120的方向与正向反射光束rb2入射至正向影像传感器220的方向互相平行。因此，本发明的一实施例的检测系统10的体积可进一步被缩减。
88.在一实施例中，侧向取像装置100更包括透镜组150，且正向取像装置200更包括透镜组250，其中，透镜组150用以使侧向反射光束rb1成像至侧向影像传感器120，且透镜组250用以使正向反射光束rb2成像至正向影像传感器220。
89.基于上述，在本发明的一实施例的检测系统10中，由于侧向光束b1朝物件o的侧表面ls1、ls2照射，侧向光束b1与物件o正表面fs法线之间的夹角为45度，因此，控制器300可根据侧向影像传感器120所接收的侧向反射光束rb1的影像计算出外溢底胶of高度。
90.图4是根据本发明的一实施例的一种检测方法的流程图。请参考图4，本发明的一实施例的检测方法适于检测物件o下的外溢底胶of面积与高度。检测方法包括以下步骤。步骤s100：使侧向光束b1朝物件o的侧表面ls1、ls2照射，其中侧向光束b1与物件o正表面fs法线之间的夹角为45度。步骤s120：利用侧向影像传感器120接收侧向光束b1经物件o的反射后产生的侧向反射光束rb1。步骤s140：根据侧向影像传感器120所接收的侧向反射光束rb1的影像，利用控制器300计算出外溢底胶of高度。
91.图5示意了朝物件的侧表面，以斜向于侧表面45度所取得侧向反射光束的影像的一种示意图。图5右半部示意了左半部的影像在第一感兴趣区域roi-1的放大图。为了方便示意，图5右半部中的条纹区域为影像中灰阶值较高的部分。图6是在图5的影像的第一感兴趣区域中，沿取样线l所取得的灰阶值相对于像素位置的关系图。图7a示意了物件与底胶之间的几何关系图。图7b示意了图7a中朝物件的侧表面，以斜向于侧表面45度检测的局部放大图。
92.请先参考图5，在本实施例中，控制器300在侧向反射光束rb1的影像内的第一感兴趣区域roi-1中，沿取样线l的第一临界边缘e1与第二临界边缘e2之间的距离d
image
(如图7b)，计算出物件o正表面fs边缘与外溢底胶of边缘之间的高度差d(如图7a与图7b)，其中取样线l为沿着从物件o的正表面fs往侧表面ls1的方向d3的直线。在本发明的一实施例的检测系统10及检测方法中，由于检测系统10及检测方法可取得距离d
image
，因此可计算出物件o的正表面fs边缘与外溢底胶of边缘之间的高度差d。
93.请参考图6，在本实施例中，第一临界边缘e1为侧向反射光束rb1的影像在第一感兴趣区域roi-1中，沿取样线l的灰阶函数的梯度最先满足梯度》10的条件的位置。第二临界边缘e2为侧向反射光束rb1的影像在第一感兴趣区域roi-1中，沿取样线l的灰阶函数的梯度最先满足梯度》20的条件的位置。详细来说，图6的虚线c1的像素位置为6，其对应的灰阶值约为66；虚线c2的像素位置为7，其对应的灰阶值约为78。因此，像素位置6的梯度(gradient)为12，其中梯度的运算例如以下的公式(1)。
[0094][0095]
再者，虚线c3的像素位置为18，其对应的灰阶值约为82；虚线c4的像素位置为19，其对应的灰阶值约为78。因此，像素位置18的梯度(gradient)为25。如此一来，第一临界边缘e1与第二临界边缘e2之间的距离dimage为(18-7)
×
(每一像素所代表的距离)。在本发明的一实施例的检测系统10及检测方法中，由于检测系统10及检测方法利用梯度关系来取得第一临界边缘e1与第二临界边缘e2的位置，因此，相较于使用人眼判读的方式，检测系统10及检测方法所计算出的高度差d较为精确且客观。
[0096]
请参考图7a与图7b，图7a与图7b中的t
die
为物件o的高度，t
und
为物件o的下表面bs与基板s(如图1所示)之间的距离，h为外溢底胶of高度，距离w为外溢底胶of的横向延伸范围，其中高度h＝h-t
und
。在本实施例中，d＝d
image
/cosθ，其中θ为d与d
image
之间的夹角，且θ＝45度，如图7b所示。再者，高度h满足以下关系：h＝t
die
+t
und-d。
[0097]
附带一提，上述图5与图6示意了沿取样线l取得高度差d，但本发明不以此为限。在另一实施例中，检测系统10及检测方法也可在第一感兴趣区域roi-1中沿多个取样线取得多个不同位置的高度差。而且，检测系统10及检测方法更可根据前述的多个高度差计算出物件o的正表面fs边缘与外溢底胶of边缘的平均高度差。再者，前述图5与图6的高度差d是根据物件o的其中一个侧表面的侧向反射光束rb1的影像所计算出来的，例如图1的侧表面ls1，但本发明不以此为限，在另一实施例中，检测系统10及检测方法也可根据物件o的另一侧表面侧向反射光束rb1的影像，例如图1的侧表面ls2，计算出物件o的正表面fs边缘与外溢底胶of边缘的高度差。
[0098]
图8是朝物件的正表面所取得正向反射光束的影像的一种示意图。请参考图8，在本实施例中，检测方法更包括以下步骤。使正向光束b2朝物件o的正表面fs照射。利用正向影像传感器220接收正向光束b2经物件o的反射后产生的正向反射光束rb2。根据正向影像传感器220所接收的正向反射光束rb2的影像，利用控制器300计算出外溢底胶of面积。
[0099]
在本实施例中，控制器300在正向反射光束rb2的影像内的第二感兴趣区域roi-2的灰阶变化，计算出外溢底胶of面积。详细来说，外溢底胶of的面积为在正向反射光束rb2的影像中的第二感兴趣区域roi-2内的灰阶临界值范围内的面积，也就是图8中的外溢底胶of的边界e所围绕的面积。在本发明的一实施例的检测系统10及检测方法中，由于检测系统10及检测方法利用第二感兴趣区域roi-2的灰阶变化取得外溢底胶of面积，因此，相较于使用人眼判读的方式，检测系统10及检测方法所计算出的高度差d较为精确且客观。
[0100]
综上所述，在本发明的一实施例的检测系统及检测方法中中，由于侧向光束朝物件的侧表面照射，侧向光束与物件正表面法线之间的夹角为45度，因此，检测系统及检测方法可检测出设置于物件下的外溢底胶高度。
[0101]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。