專利名稱：焊球測試設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種焊球測試設備。
背景技術：
本發(fā)明涉及用于測試和分析焊球的設備。如今，焊接是制造電子設備的重要鍵合 方法，并且也是半導體封裝技術中不可缺少的技術。焊接的目的是使材料之間實現(xiàn)電氣和 機械連接，從而防止鍵合部分的污染并防止內(nèi)部氧化以及改善浸潤度。
為了實現(xiàn)良好的焊接，作為通過在450°C或以下的溫度下利用金屬表面之間的毛 細管現(xiàn)象來均勻地分布焊料實現(xiàn)焊接的方法，應當通過顯著的浸潤度和擴散來確?？珊?性。如果滿足這兩個特征，就可以說實現(xiàn)了“良好的焊接”。而且，由于在焊接時還可以考慮 新合金的可靠性，所以焊料的潤濕性或浸潤度就非常重要。
接觸金屬表面的熔融焊料流動和分散的現(xiàn)象稱為“潤濕”，而且熔融焊料需要在被 分散的同時在金屬表面上被很好地溶解而這被稱為“擴散”。此時，在界面上出現(xiàn)金屬鍵聯(lián)， 并且與此同時產(chǎn)生的合金層影響了金屬間鍵聯(lián)的質(zhì)量。評價焊料的潤濕度的一般方法有新 月圖法(表面張力法、潤濕平衡法)、水珠法和旋轉(zhuǎn)浸潤法。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明致力于提供一種焊球測試設備，該焊球測試設備測量焊球的形狀如何隨著 各種環(huán)境條件(諸如溫度、環(huán)境氣體、負載和接觸材料)而變化，也就是說，該焊球測試設備 測量焊球的接觸角、高度和縱向長度。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，提供一種焊球測試設備，該焊球測試設備包括光源 單元，用于用光來照射對象；圖像檢測單元，用于檢測對象的圖像；圖像處理器，用于處理 檢測到的圖像的信息；采樣室，該采樣室安裝于光源單元和圖像檢測單元之間，并將樣本安 裝于其中以對該樣本進行測試；以及采樣室驅(qū)動單元，用于驅(qū)動采樣室。
圖像檢測單元可以包括圖像傳感器和鏡頭組件。
圖像處理器可以包括位于計算機中的用于測量對象的接觸角、高度和縱向長度的 控制器。
采樣室可以由全部或部分地將樣本與外界環(huán)境隔離的隔室構成。
采樣室可以具有嵌入其中的加熱設備和溫度測量設備，其中加熱設備用于對采樣 室內(nèi)部進行加熱，溫度測量設備則用于測量采樣室的內(nèi)部溫度。
采樣室可以包括用于使特定氣體通過其中從而將特定氣體引入采樣室的氣體入口、用于將氣體排到外部的氣體出口以及用于調(diào)節(jié)氣體流量的流量閥。
采樣室可以包括光窗，用于允許光和圖像信息通過它的內(nèi)壁并被傳遞。
采樣室驅(qū)動單元可以連接到采樣室的下部以如期望的那樣移動和旋轉(zhuǎn)樣本，從而將樣本定位于期望的位置和角度。
采樣室可以包括負載單元和芯片，該負載單元安裝在采樣室內(nèi)部的上壁上并施加期望的力或壓力給樣本，以及芯片連接到負載單元的下部。
采樣室可以包括安裝在采樣室內(nèi)部的下壁上的基板，并且焊球可以置于芯片和基板之間，之后可以依據(jù)采樣室的溫度、環(huán)境氣體、負載或接觸材料而對焊球的形狀進行測試。


圖1為示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的完整焊球測試設備的圖示；
圖2為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的焊球測試設備局部放大視圖；以及
圖3為示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的焊球測試設備的控制器和圖像處理器的圖示。
具體實施方式
通過參照附圖來詳細描述優(yōu)選實施方式，上述和其他特征和優(yōu)點將變得更加顯而易見。
本說明書及權利要求書中所使用的術語及詞語不應被解釋為限于一般含義或字典定義，而是應當基于發(fā)明人可適當?shù)貙πg語概念進行定義以更為適當?shù)貙λ蛩挠糜趫?zhí)行本發(fā)明的最佳方法進行描述這一原則被解釋為具有與本發(fā)明的技術范圍相關的含義及概念。
通過以下結(jié)合附圖的詳細描述，可更為清晰地理解本發(fā)明的各種目的、特征以及優(yōu)點。在說明書中，應該注意的是，在對附圖中的組件添加附圖標記時，類似的參考標記指代類似的組件，即使該組件出現(xiàn)于不同附圖中。進一步地，當判斷出對與本發(fā)明相關的公知技術的詳細描述可能模糊本發(fā)明的主旨時，可省略對其的詳細描述。
下文將參考附圖對優(yōu)選實施方式做詳細說明。
圖1為示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的完整焊球測試設備的圖示；圖2為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的焊球測試設備局部放大視圖；以及圖3為示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的焊球測試設備的控制器和圖像處理器的圖示。
本發(fā)明涉及一種設備，該設備用于測量焊球的形狀如何隨著溫度、環(huán)境氣體、負載和接觸材料而變化，也就是說，用于測量焊球的接觸角(Θ)、高度(H)和縱向長度(L)。
如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的焊球測試設備包括光源單元110、圖像傳感器120、鏡頭組件130、采樣室140和采樣室驅(qū)動單元150。
光源單元110用光來照射對象。也就是說，光源單元110包括用于發(fā)光的光源和用于將所發(fā)射的光聚焦到采樣室140的聚焦透鏡。光源 單元110固定連接到基部111，該基部穩(wěn)定地將所述設備置于底面上，而且該光源單元110連接到用于盡量如期望的那樣調(diào)節(jié)光量的控制器。
圖像傳感器120檢測并獲得對象的圖像，并連接到鏡頭組件130以便能夠放大和 縮小觀察到的對象。
圖像傳感器120可以與變焦望遠鏡(諸如電荷耦合器件(CXD)或互補金屬氧化物 半導體(CMOS)相機)相組合以便能夠放大和縮小要被觀察的對象，并且固定地連接到基部 111。
鏡頭組件130連接到圖像傳感器120，以用于處理檢測到的圖像信息。
圖像傳感器120和鏡頭組件130為用于檢測對象的圖像的設備，并且統(tǒng)稱為圖像 檢測單元。
圖像檢測單元連接到圖像處理器，以用于處理由圖像檢測單元檢測到的圖像信肩、O
圖像處理器通過圖像檢測單元的圖像傳感器(CXD、CMOS)來獲得焊球的形狀，并 之后將模擬圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。
之后，通過計算機監(jiān)控器輸出圖像數(shù)據(jù)，并且通過控制器來獲得焊球的接觸角、高 度和縱向長度以分析從計算機監(jiān)控器輸出的圖像數(shù)據(jù)。
采樣室140置于光源單元110和圖像檢測單元之間的光路上，并且在其中安裝樣 本，并向樣本施加通過調(diào)節(jié)樣本環(huán)境的溫度和氣體環(huán)境而控制的力。
采樣室140具有將樣本全部或部分地與外界環(huán)境隔離的隔室，并且包括用于加熱 隔室內(nèi)部的加熱設備和用于測量隔室的內(nèi)部溫度的溫度測量設備。
加熱設備可使用電熱絲、陶瓷加熱器或輻射燈，而溫度測量設備可以使用各種類 型的溫度計，諸如但不局限于鉬電阻溫度計、熱電偶或紅外測溫儀。
采樣室140包括用于允許特定氣體被引入隔室內(nèi)的氣體入口 141和用于將特定氣 體排到隔室外部的氣體出口 142，并且使用流量閥143來調(diào)整被引入氣體入口或被排出氣 體出口的氣體的量。
用于允許光和圖像信息通過隔室的壁并被傳遞的光窗145可以由透明材料制成， 諸如玻璃、聚碳酸酯和藍寶石，并且負載單元146被安裝在采樣室140內(nèi)以向被置于采樣室 140中的樣本施加期望的力或壓力。
而且，采樣室140連接到采樣室驅(qū)動單元150并被固定到基部111以被穩(wěn)定地放 置到底面上。采樣室140連接到控制器，該控制器用于盡量如期望的那樣調(diào)整溫度、負載和 氣體流的量。
采樣室驅(qū)動單元150安裝在采樣室140的下部上，以如期望的那樣移動采樣室 140。
而且，采樣室驅(qū)動單元150連接到采樣室140，以通過如期望的那樣移動或旋轉(zhuǎn)采 樣室140來盡量如期望的那樣調(diào)整采樣室140的位置和角度，并且控制器和圖像處理器由 計算機和顯示設備組成，用于遠程控制和數(shù)據(jù)處理和說明。
圖2為采樣室140的放大視圖，并且示出了焊球160被安裝在基板147上，基板 147被安裝在采樣室140內(nèi)，并且焊球160被測試。
如圖2所示，基板147安裝在采樣室140的內(nèi)部的下部上，并且焊球160被放置在 基板147的上部上。
通過將連接到負載單元146的芯片148壓向焊球160的上部來對焊球160進行測試。芯片148可以是娃芯片。
也就是說，芯片148附設到負載單元146，并且在如期望的那樣調(diào)整溫度、環(huán)境氣體類型和氣體流的量的狀態(tài)中對負載單元146進行移動，以便焊球160與芯片148的表面相接觸。然而，此時，負載為O。
當溫度、環(huán)境氣體類型和氣體流的量盡量如期望的那樣改變或被保持時，期望幅度的預定負載通過負載單元146被施加給焊球。
而且，在負載如期望的那樣變化時，圖像檢測單位(未示出)檢測焊球160的形狀以及焊球160的形狀根據(jù)溫度、環(huán)境氣體的類型和氣體流的量、負載和時間的變化，并且圖像處理器對形狀和形狀的變化進行處理，并且之后計算機通過使用圖像分析算法來獲得焊球160的接觸角(Θ )，高度⑶和縱向長度(L)。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的焊球測試設備100的控制器和圖像處理器?？刂破骱蛨D像處理器由計算機和顯示設備組成，以便進行遠程控制和數(shù)據(jù)處理和說明 (SllO)，并且軟件被安裝在遠程控制器的計算機中以盡量如期望的那樣調(diào)整溫度、負載和氣體流的量(S120)。
而且，該軟件可以被驅(qū)動以便用戶直接設置和調(diào)整期望的參數(shù)(S130)。
圖像處理器通過圖像檢測單元的圖像傳感器(CXD、CMOS相機)來獲取由于溫度、 環(huán)境氣體、負載和接觸材料而變形的焊球的形狀，通過鏡頭組件將模擬圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，并且之后通過計算機監(jiān)控器輸出圖像數(shù)據(jù)。
而且，基于在計算機監(jiān)控器上輸出的圖像數(shù)據(jù)，可以通過圖像分析算法來獲得接觸角(Θ )，高度⑶和縱向長度(L)。
通過圖像分析算法獲得的數(shù)據(jù)(接觸角(Θ)，高度(H)和縱向長度(L))可以由溫度-時間、壓力-時間關系圖來表示，并且能夠在計算機監(jiān)控器上輸出和通過打印計存儲和打印。
如圖3所示，焊球160的溫度-時間、壓力-時間關系圖可以通過控制器和圖像處理器導出。
根據(jù)本發(fā)明的具有上述特征的焊球測試設備100包括光源單元110、圖像傳感器 120、鏡頭組件130、采樣室140和采樣室驅(qū)動單元150，從而能夠容易地測試焊球160的形狀如何隨著溫度、環(huán)境氣體、負載和接觸材料而變化。
雖然已出于說明的目的公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是它們僅用于具體解釋本發(fā)明，因此根據(jù)本發(fā)明的焊球測試設備并不局限于此，本領域技術人員可以理解，在不脫離所附權利要求中所公開的本發(fā)明范圍及本質(zhì)的情況下，各種修改、添加以及替換均是可能的。
因此，任何和所有的修改、變形以及等價替換都應當認為是落入本發(fā)明的范圍內(nèi)， 并且本發(fā)明的具體范圍將由所附權利要求公開。
權利要求
1.ー種焊球測試設備，該焊球測試設備包括 光源単元，用于用光來照射對象； 圖像檢測單元，用于檢測所述對象的圖像； 圖像處理器，用于處理檢測到的圖像的信息； 采樣室，該采樣室被安裝在所述光源単元與所述圖像檢測單元之間，并且在該采樣室中安裝樣本以對所述樣本進行測試；以及 采樣室驅(qū)動單元，用于驅(qū)動所述采樣室。
2.根據(jù)權利要求1所述的焊球測試設備，其中，所述圖像檢測單元包括圖像傳感器和鏡頭組件。
3.根據(jù)權利要求1所述的焊球測試設備，其中，所述圖像處理器包括位于計算機中的用于測量所述對象的接觸角、高度和縱向長度的控制器。
4.根據(jù)權利要求1所述的焊球測試設備，其中，所述采樣室形成有將所述樣本與外部環(huán)境全部或部分隔離的隔室。
5.根據(jù)權利要求1所述的焊球測試設備，其中，所述采樣室具有嵌入該采樣室中的加熱設備和溫度測量設備，所述加熱設備用于為所述采樣室的內(nèi)部加熱，以及所述溫度測量設備用于測量所述采樣室的內(nèi)部溫度。
6.根據(jù)權利要求1所述的焊球測試設備，其中，所述采樣室包括用于允許特定氣體通過其中以將所述特定氣體引入所述采樣室的氣體入口、用于將所述氣體排出到外部的氣體出ロ、以及用于調(diào)節(jié)氣體流的量的流量閥。
7.根據(jù)權利要求1所述的焊球測試設備，其中，所述采樣室包括光窗，該光窗用于允許光和圖像信息通過該光窗的內(nèi)壁并被傳遞。
8.根據(jù)權利要求1所述的焊球測試設備，其中，所述采樣室驅(qū)動單元連接到所述采樣室的下部，以便如期望的那樣移動和旋轉(zhuǎn)所述樣本，從而使所述樣本定位于期望的位置和角度。
9.根據(jù)權利要求1所述的焊球測試設備，其中，所述采樣室包括負載單元和芯片，該負載單元安裝在所述采樣室的內(nèi)部的上壁上并且向所述樣本施加期望的カ或壓力，以及所述芯片連接到所述負載単元的下部。
10.根據(jù)權利要求9所述的焊球測試設備，其中，所述采樣室具有被安裝在所述采樣室的內(nèi)部的下壁上的基板，并且焊球被置于所述芯片與所述基板之間，以及之后依據(jù)所述采樣室的溫度、環(huán)境氣體、負載或接觸材料來測試所述焊球。
全文摘要
這里公開了一種焊球測試設備，包括光源單元，用于用光來照射對象；圖像檢測單元，用于檢測對象的圖像；圖像處理器，用于處理檢測到的圖像的信息；采樣室，其被置于所述光源單元和所述圖像檢測單元之間，并在其中安裝樣本以對樣本進行測試；以及采樣室驅(qū)動單元，用于驅(qū)動所述采樣室。
文檔編號G01N13/00GK103033446SQ20111043210
公開日2013年4月10日 申請日期2011年12月21日 優(yōu)先權日2011年9月29日
發(fā)明者李永珠, 樸盛燦, 咸碩震 申請人:三星電機株式會社