專利名稱：基于光熱成像的圖像獲取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于微電子封裝領(lǐng)域，更具體地，涉及ー種基于光熱成像的圖像獲取裝置。
背景技術(shù)：
三維微電子封裝技術(shù)，即立體電子封裝技術(shù)，是在ニ維平面電子封裝的基礎(chǔ)上進(jìn)一歩向空間發(fā)展的更高密度電子封裝，該技術(shù)可以使相應(yīng)的電子系統(tǒng)功能更多、性能更好、可靠性更高，同時(shí)成本更低。其中，硅通孔技術(shù)作為三維集成電路中堆疊芯片實(shí)現(xiàn)互連的ー種新技術(shù)解決方案，具有如下顯著優(yōu)點(diǎn):芯片在三維方向的堆疊密度最大、芯片間互連線最短、外形尺寸最小，可以有效地實(shí)現(xiàn)三維芯片層疊，制造出結(jié)構(gòu)更復(fù)雜、性能更強(qiáng)大、更具成本效率的芯片，成為了目前電子封裝技術(shù)中最引人注目的ー種技木。但是，受限于特征尺寸、微孔深寬比等方面的制約，在眾多的硅通孔技術(shù)路線中尚存在諸多有待解決的エ藝問題。尤其在エ藝流程的多個(gè)階段進(jìn)行半成品、成品エ藝質(zhì)量檢測，對于提高產(chǎn)品的成品率、識(shí)別廢品并減少后續(xù)無用操作、降低生產(chǎn)成本等方面至關(guān)重要。類似的問題同樣存在于ニ維倒裝芯片封裝、晶圓級封裝以及基于嵌入主動(dòng)元件和被動(dòng)元件的系統(tǒng)級封裝。例如，在晶圓上進(jìn)行隆起銅柱焊盤操作之前需要制作上千的盲孔，這些盲孔的尺寸、深度、孔內(nèi)殘?jiān)夹枰獪y量或檢測，以保證后續(xù)エ藝的順利進(jìn)行。

實(shí)用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種可以對基于光熱成像的微電子封裝エ藝質(zhì)量進(jìn)行檢測評估的圖像獲取裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種基于光熱成像的圖像獲取裝置，包括支架橫梁、平動(dòng)電機(jī)、成像探頭、光發(fā)射器；平動(dòng)電機(jī)固定于橫梁的下側(cè)面，成像探頭垂直固定于平動(dòng)電機(jī)中的移動(dòng)塊；光發(fā)射器通過可調(diào)連接件連接至所述移動(dòng)塊，通過調(diào)節(jié)可調(diào)連接件使其發(fā)射的光經(jīng)試樣反射后進(jìn)入成像探頭；所述平動(dòng)電機(jī)中的移動(dòng)塊用于拖動(dòng)光發(fā)射器和成像探頭在試樣的正上方做徑向運(yùn)動(dòng)；所述光發(fā)射器用于發(fā)射光至試樣的上表面；所述成像探頭用于對試樣上表面的反射光進(jìn)行成像。本實(shí)用新型還提供了一種基于光熱成像的圖像獲取裝置，包括支架橫梁、平動(dòng)電機(jī)、成像探頭、半透半反棱鏡、光發(fā)射器；平動(dòng)電機(jī)固定于橫梁的下側(cè)面，成像探頭垂直固定于平動(dòng)電機(jī)中的移動(dòng)塊；半透半反棱鏡位于成像探頭的前端；所述光發(fā)射器與所述半透半反棱鏡位于同一平面；所述平動(dòng)電機(jī)中的移動(dòng)塊用于拖動(dòng)成像探頭在試樣的正上方做徑向運(yùn)動(dòng)；所述光發(fā)射器用于給所述半透半反棱鏡提供光源；所述半透半反棱鏡用于使得經(jīng)所述半透半反棱鏡的光垂直入射至試樣的上表面；所述成像探頭用于對試樣上表面的反射光進(jìn)行成像。更進(jìn)一歩地，所述成像探頭包括通過螺栓連接的成像傳感器和成像鏡頭，所述成像鏡頭根據(jù)不同的試樣配置；所述成像傳感器用于獲取光圖像或熱圖像。[0008]更進(jìn)一歩地，所述圖像獲取裝置還包括位于所述光發(fā)射器的前端，用于對所述光發(fā)射器發(fā)射的光進(jìn)行濾波和校準(zhǔn)的光學(xué)元件。更進(jìn)一歩地，所述光發(fā)射器為激光發(fā)射器或紅外光發(fā)射器。本實(shí)用新型與已有的微電子封裝エ藝質(zhì)量檢測裝置相比較，具有以下的優(yōu)點(diǎn):(I)封裝エ藝涉及多種材料，不同材料的熱傳導(dǎo)速率、對光的反射吸收強(qiáng)度均有較大的差異。另外，幾何構(gòu)造差異，如殘?jiān)w粒、孔的構(gòu)造尺寸、空洞等也會(huì)影響局部熱分布和光的反射強(qiáng)度。本實(shí)用新型同時(shí)利用了以上特點(diǎn)，并以數(shù)字圖像記錄熱圖像和光反射強(qiáng)度圖像。通過均方差統(tǒng)計(jì)、相關(guān)統(tǒng)計(jì)等數(shù)字圖像處理算法對不同局部的圖像差異、與標(biāo)準(zhǔn)試樣圖像的差異進(jìn)行定量對比分析，實(shí)現(xiàn)殘?jiān)w粒和空洞識(shí)別、材質(zhì)識(shí)別及微孔深度測量。對基于兩種性質(zhì)的結(jié)果進(jìn)行綜合，檢測評估更可靠。(2)本實(shí)用新型只需要一個(gè)成像探頭記錄了熱分布圖像和光反射強(qiáng)度圖像，井根據(jù)試樣不同局部的加工規(guī)格相同、與標(biāo)準(zhǔn)試樣圖像對比的方式對光、熱數(shù)字圖像進(jìn)行定量統(tǒng)計(jì)分析，多組數(shù)據(jù)相互參照，結(jié)果更加可靠。充分發(fā)揮了光線更易于精確定位分析、熱更利于局部微孔加工殘?jiān)w粒判斷的優(yōu)勢。尤其后者對于硅通孔エ藝而言非常重要，而目前可用檢測手段非常少見。(3)封裝エ藝對處理單元的要求逐漸精細(xì)化，例如，硅通孔エ藝中的微孔深寬比甚至高達(dá)20:1，孔徑也只有數(shù)微米，在光線斜入射的情況下很難避免在孔底成像中產(chǎn)生暗區(qū)，導(dǎo)致使用通常的光學(xué)測量手段拍攝不到陡峭微結(jié)構(gòu)拐角部位的真實(shí)情況。對于本實(shí)用新型，同軸光結(jié)構(gòu)和變倍鏡頭的引入使得光入射與反射的垂直定位更準(zhǔn)確，同時(shí)通過調(diào)節(jié)鏡頭可以改變成像放大倍數(shù)(分辨率)，從而適應(yīng)更多的測量要求。(4)兩部分電機(jī),上方電機(jī)拖動(dòng)探頭平動(dòng)與下方拖動(dòng)試樣轉(zhuǎn)動(dòng)相結(jié)合的掃描方式，更適合于硅通孔エ藝中封裝元件本身即為圓形的情況，可以降低掃描結(jié)構(gòu)的剛度要求。

圖1是本實(shí)用新型第一實(shí)施例提供的基于光熱成像的微電子封裝エ藝質(zhì)量檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型第二實(shí)施例提供的基于光熱成像的微電子封裝エ藝質(zhì)量檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的基于光熱成像的微電子封裝エ藝質(zhì)量檢測方法實(shí)現(xiàn)流程圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一歩詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。本實(shí)用新型提供基于光熱成像的微電子封裝エ藝質(zhì)量檢測裝置可以對微電子封裝エ藝流程中不同階段エ藝質(zhì)量進(jìn)行檢測；尤其適合于倒裝芯片、晶圓級封裝和基于硅通孔的三維集成電路封裝技術(shù)的エ藝流程各階段半成品、成品的質(zhì)量檢測，也可用于諸如嵌入式系統(tǒng)級封裝等先進(jìn)封裝エ藝流程，有助于提高產(chǎn)品成品率和降低成本。[0020]圖1示出了本實(shí)用新型第一實(shí)施例提供的基于光熱成像的微電子封裝エ藝質(zhì)量檢測裝置的結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本實(shí)用新型第一實(shí)施例相關(guān)的部分，詳述如下: 基于光熱成像的微電子封裝エ藝質(zhì)量檢測裝置包括:圖像獲取裝置、工作臺(tái)、控制裝置及數(shù)據(jù)處理裝置；其中圖像獲取裝置用于通過成像探頭對試樣上表面掃描并獲取光圖像和熱圖像數(shù)據(jù)；工作臺(tái)用于放置試樣；控制裝置用于控制試樣做勻速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；數(shù)據(jù)處理裝置用于對圖像獲取裝置獲取的光圖像和熱圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后獲得相關(guān)系數(shù)和均方差統(tǒng)計(jì)系數(shù)，并將所述相關(guān)系數(shù)和均方差統(tǒng)計(jì)系數(shù)與預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果獲得エ藝質(zhì)量評估。其中，圖像獲取裝置包括支架橫梁1、平動(dòng)電機(jī)2、成像探頭、光發(fā)射器5;平動(dòng)電機(jī)2固定于橫梁的下側(cè)面，成像探頭垂直固定于平動(dòng)電機(jī)2中的移動(dòng)塊；光發(fā)射器5通過可調(diào)連接件連接至所述移動(dòng)塊，通過調(diào)節(jié)可調(diào)連接件使其發(fā)射的光經(jīng)試樣反射后進(jìn)入成像探頭；平動(dòng)電機(jī)2中的移動(dòng)塊用于拖動(dòng)光發(fā)射器5和成像探頭在試樣6的正上方做徑向運(yùn)動(dòng)；光發(fā)射器5用于發(fā)射光至試樣6的上表面；成像探頭用于對試樣6上表面的反射光進(jìn)行成像。工作時(shí)，對試樣6的下表面進(jìn)行加熱；在控制裝置的控制下，試樣6繞其中軸線勻速旋轉(zhuǎn)；在平動(dòng)電機(jī)2的移動(dòng)塊的拖動(dòng)下,光發(fā)射器5和成像探頭在試樣6的正上方做徑向運(yùn)動(dòng)，光發(fā)射器5發(fā)射光至試樣6的上表面，成像探頭對反射光成像，之后通過控制裝置控制成像探頭對試樣6的同一個(gè)位置進(jìn)行熱成像；通過試樣旋轉(zhuǎn)以及光發(fā)射器5和成像探頭的徑向運(yùn)動(dòng)完成對試樣6上表面的掃描。在本實(shí)用新型的第一實(shí)施例中，支架橫梁I起支撐作用，平動(dòng)電機(jī)2通過螺栓固定于橫梁下側(cè)面。其中，平動(dòng)電機(jī)2自帶導(dǎo)軌，導(dǎo)軌布置方向與橫梁一致。平動(dòng)電機(jī)2即可實(shí)現(xiàn)對試樣表面的成像掃描。平動(dòng)電機(jī)2用于拖動(dòng)成像探頭和光發(fā)射器5在試樣上方平動(dòng)。其中，平動(dòng)電機(jī)2的掃描路徑、掃描位置及該位置采集的圖像等信息均由數(shù)據(jù)處理裝置控制和記錄。光發(fā)射器5在電機(jī)2的拖動(dòng)下發(fā)射光至試樣6上表面，由于材料反射率差異和照射位置的幾何深度差異會(huì)引起光的反射率不同，仍然通過紅外成像探頭接收到的反射光成像信號也具有對應(yīng)的亮度差異，從而基于反射圖像信息和掃描位置信息建立起孔深測量、材料識(shí)別與局部坐標(biāo)位置的對應(yīng)關(guān)系。在本實(shí)用新型的第一實(shí)施例中，成像探頭通過螺栓垂直固定于平動(dòng)電機(jī)移動(dòng)塊，并調(diào)節(jié)螺栓彈性墊片保證成像中軸線與試樣表面垂直，電機(jī)拖動(dòng)成像探頭過試樣中軸線沿徑向移動(dòng)對試樣上表面成像。成像探頭包括通過螺栓連接的成像傳感器3和成像鏡頭4，其中成像傳感器3具有光敏感和熱敏感功能；成像鏡頭4可以根據(jù)不同的試樣進(jìn)行配置。成像部件連接于控制裝置的數(shù)據(jù)線和控制線，成像傳感器和前端螺栓連接的鏡頭。數(shù)據(jù)處理裝置通過數(shù)據(jù)線將圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X硬盤，并通過控制線控制成像傳感器對光敏感或?qū)崦舾?。在本?shí)用新型實(shí)施例中，工作臺(tái)包括試樣夾持部件7和試樣支撐臺(tái)8 ；試樣6由試樣夾持部件7夾持后固定于試樣支撐臺(tái)8，旋轉(zhuǎn)微步電機(jī)10拖動(dòng)試樣支撐臺(tái)旋轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)試樣繞試樣中軸線旋轉(zhuǎn),再結(jié)合前述平動(dòng)電機(jī)即可實(shí)現(xiàn)對試樣表面的成像掃描。其中，電機(jī)的掃描路徑、掃描位置及該位置采集的圖像等信息均由數(shù)據(jù)處理裝置控制和記錄。本實(shí)用新型提供的基于光熱成像的微電子封裝エ藝質(zhì)量檢測裝置尤其適合于在三維微電子封裝、硅通孔エ藝流程中對試樣的加工缺陷進(jìn)行檢測、微孔尺寸測量、微孔加工殘?jiān)w粒的識(shí)別與清理等，實(shí)現(xiàn)對エ藝階段的半成品、成品質(zhì)量評估。圖2示出了本實(shí)用新型第二實(shí)施例提供的基于光熱成像的微電子封裝エ藝質(zhì)量檢測裝置的結(jié)構(gòu)，與第一實(shí)施例相比，圖像獲取裝置的結(jié)構(gòu)不同，其它的裝置結(jié)構(gòu)一祥，在此不再贅述。圖像獲取裝置包括:支架橫梁1、平動(dòng)電機(jī)2、成像探頭、半透半反棱鏡52、光發(fā)射器；平動(dòng)電機(jī)固定于橫梁的下側(cè)面，成像探頭垂直固定于平動(dòng)電機(jī)中的移動(dòng)塊；半透半反棱鏡位于成像探頭的前端；所述光發(fā)射器與所述半透半反棱鏡位于同一平面；平動(dòng)電機(jī)中的移動(dòng)塊用于拖動(dòng)成像探頭在試樣的正上方做徑向運(yùn)動(dòng)；光發(fā)射器用于給所述半透半反棱鏡提供光源；半透半反棱鏡用于使得經(jīng)所述半透半反棱鏡的光垂直入射至試樣的上表面；成像探頭用于對試樣上表面的反射光進(jìn)行成像。圖2中51表示光發(fā)射器發(fā)出的光源。工作時(shí)，對試樣6的下表面進(jìn)行加熱；在控制裝置的控制下，試樣6繞其中軸線勻速旋轉(zhuǎn)；在所述平動(dòng)電機(jī)的移動(dòng)塊的拖動(dòng)下，成像探頭在試樣6的正上方做徑向運(yùn)動(dòng)，光垂直入射至試樣6的上表面，成像探頭對反射光成像，之后通過控制裝置控制成像探頭對試樣6的同一個(gè)位置進(jìn)行熱成像；通過試樣旋轉(zhuǎn)以及成像探頭徑向運(yùn)動(dòng)完成對試樣6上表面的掃描。在本實(shí)用新型的第二實(shí)施例中，可以通過光纖與同軸光裝置連接，實(shí)現(xiàn)光的垂直試樣照射并垂直試樣反射進(jìn)入成像探頭。同軸光是經(jīng)過鍍半透半反膜處理的光學(xué)元件和鏡頭連接配套裝置，可連接于鏡頭前端或與鏡頭一體化加工。在本實(shí)用新型第一和第二實(shí)施例中，基于光熱成像的微電子封裝エ藝質(zhì)量檢測裝置還包括:位于光發(fā)射器的前端，用于對光發(fā)射器發(fā)射的光進(jìn)行濾波和校準(zhǔn)的光學(xué)元件；以保證入射光的均勻性。在本實(shí)用新型第一和第二實(shí)施例中，基于光熱成像的微電子封裝エ藝質(zhì)量檢測裝置還包括位于所述試樣的下端，用于對試樣6的下表面進(jìn)行加熱的射頻熱輻射加熱部件。射頻加熱部件9布置在試樣下部，用于加熱。在本實(shí)用新型第一和第二實(shí)施例中，光發(fā)射器可以為激光發(fā)射器，也可以為紅外光發(fā)射器。當(dāng)光發(fā)射器為激光發(fā)射器時(shí)，可以根據(jù)待測試樣材質(zhì)的反射率選擇特定波長的光發(fā)射器。在本實(shí)用新型中，熱成像與光反射成像元件可以通過數(shù)控開關(guān)實(shí)現(xiàn)共用。對熱輻射數(shù)字圖像和光反射數(shù)字圖像進(jìn)行運(yùn)算，分析試樣由于幾何特征與材質(zhì)差異造成的熱輻射差異和光反射率差異，再結(jié)合數(shù)控掃描位置信息可以實(shí)現(xiàn)微孔深度等幾何量的定量測量以及材質(zhì)識(shí)別，后者對于加工殘?jiān)R(shí)別與清理尤其重要。為了更進(jìn)ー步地說明本實(shí)用新型，現(xiàn)在結(jié)合圖3詳述ー種基于光熱成像的微電子封裝エ藝質(zhì)量檢測方法，包括下述步驟:S1:通過成像探頭對試樣上表面掃描獲取光圖像和熱圖像數(shù)據(jù)；S2:根據(jù)系統(tǒng)誤差相對應(yīng)的光圖像或熱圖像像素?cái)?shù)量確定中心區(qū)域的大??；將第一個(gè)圖像的中心區(qū)域在第二個(gè)圖像內(nèi)進(jìn)行相關(guān)搜索計(jì)算相關(guān)系數(shù)，相關(guān)系數(shù)為最大值時(shí)所對應(yīng)的兩張圖像的重疊部分即為圖像子區(qū)；[0038]所述第一個(gè)圖像為待測試樣的光圖像或熱圖像，所述第二個(gè)圖像為標(biāo)準(zhǔn)試樣或待測試樣的同類位置光圖像或熱圖像；S3:根據(jù)圖像子區(qū)計(jì)算相關(guān)系數(shù)和均方差統(tǒng)計(jì)系數(shù)，相關(guān)系數(shù)反映了待測試樣與標(biāo)準(zhǔn)試樣同類位置的相似性；均方差統(tǒng)計(jì)系數(shù)反映了待測試樣的不同位置エ藝的穩(wěn)定性；S4:將所述相關(guān)系數(shù)和均方差統(tǒng)計(jì)系數(shù)與預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果獲得エ藝質(zhì)量評估；閾值的大小是根據(jù)系統(tǒng)標(biāo)定和エ藝要求高低來設(shè)定的。在本實(shí)用新型中，基于光熱成像的微電子封裝エ藝質(zhì)量檢測裝置對試樣進(jìn)行檢測的具體操作步驟如下:( I)試樣夾持后置于試樣臺(tái)，并將上方平動(dòng)電機(jī)置于試樣正上方；(2)調(diào)整鏡頭光圈、焦距以及上方電機(jī)高度(物距)使探頭成像對焦于試樣；(3)啟動(dòng)輻射熱源和電機(jī)，其中在旋轉(zhuǎn)電機(jī)步進(jìn)一周掃描成像后再驅(qū)動(dòng)上方平動(dòng)電機(jī)行走単位步進(jìn)量，后續(xù)依次再進(jìn)行周掃描過程直到完成掃描；(4)在每個(gè)掃描位置分別采集熱輻射圖像和光反射圖像并保存于控制裝置，兩種類型圖像的采集與切換、掃描位置記錄均由控制裝置控制自動(dòng)完成。(5)對每個(gè)掃描位置進(jìn)行運(yùn)算，包括:同一圖像局部之間的差異分析、與數(shù)據(jù)庫中已有典型圖像(標(biāo)準(zhǔn)試樣圖像)進(jìn)行對比分析、兩種類型圖像間的融合分析，給出該局部的熱分布差異統(tǒng)計(jì)和由光反射率差異換算得到的孔深測量結(jié)果。(6)在試樣整體范圍內(nèi)對步驟(3)的分析結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，給出試樣質(zhì)量綜合評估結(jié)論。
具體地，控制裝置數(shù)據(jù)處理裝置在完成上述控制掃描與圖像采集過程之后需要對圖像做如下分析運(yùn)算:(1)不同位置熱圖像的對比分析，(2)不同位置光反射圖像的對比分析，(3)與標(biāo)準(zhǔn)試樣得到的光、熱圖像進(jìn)行對比分析，實(shí)現(xiàn)綜合統(tǒng)計(jì)分析和エ藝質(zhì)量評估。前述封裝應(yīng)用中的單試樣本身分布多組本應(yīng)相同的局部結(jié)構(gòu)，如孔和槽等，因此，對不同位置圖像進(jìn)行對比分析也可以判斷エ藝質(zhì)量。對于熱圖像，各微孔內(nèi)部質(zhì)量差異(如殘?jiān)?必然會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)微孔位置的熱輻射差異并反映在紅外熱圖像中；對于光反射圖像，光發(fā)射器在電機(jī)的拖動(dòng)下發(fā)射光至試樣6上表面，由于材料反射率差異和照射位置的幾何深度差異會(huì)引起光的反射率不同，仍然通過紅外成像探頭接收到的反射光成像信號也具有對應(yīng)的亮度差異，從而基于反射圖像信息和掃描位置信息建立起孔深測量、材料識(shí)別與局部坐標(biāo)位置的對應(yīng)關(guān)系。對比分析主要采用統(tǒng)計(jì)相關(guān)算法，相關(guān)公式(但并不僅限于該公式)，通過該公式可將兩塊局部圖像的相關(guān)性量化為ー個(gè)相關(guān)系數(shù)C ;統(tǒng)計(jì)分析可以采用均方差統(tǒng)計(jì)算法，計(jì)算均方差系數(shù)S，例如，既可以計(jì)算每個(gè)掃描位置圖像的均方差，也可以再對所有掃描位置的均方差或相關(guān)系數(shù)再進(jìn)行均方差統(tǒng)計(jì)。相關(guān)系數(shù)反映了該位置與標(biāo)準(zhǔn)試樣該位置的相似性；均方差統(tǒng)計(jì)系數(shù)則反映了不同位置エ藝的穩(wěn)定性。這些計(jì)算數(shù)值大小與エ藝質(zhì)量之間的關(guān)聯(lián)性則由系統(tǒng)標(biāo)定和エ藝要求的高低決定。相關(guān)公式Z E [/(ろ’ろ)—ァ][ぬへ，め)-f ]
C= Im I，其中，C代表相關(guān)函數(shù)，f(xi)yj)為試樣
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的圖像子區(qū)的灰度值分布離散函數(shù)，g(A，y^)為標(biāo)準(zhǔn)試樣的圖像子區(qū)或待測試樣的同類位置的圖像子區(qū)與f(Xi，yP對應(yīng)的灰度值分布函數(shù)，ア代表f(Xi，yP函數(shù)的均值，豆代表g(x、/p函數(shù)的均值。如果根據(jù)函數(shù)f(Xi，yP和提取的兩列灰度值序列一一對應(yīng)相等或相近，則以上公式計(jì)算得到的相關(guān)系數(shù)就會(huì)取相應(yīng)的極值(最大為I)。本實(shí)用新型與已有的微電子封裝エ藝質(zhì)量檢測裝置相比較，具有以下的優(yōu)點(diǎn):(I)封裝エ藝涉及多種材料，不同材料的熱傳導(dǎo)速率、對光的反射吸收強(qiáng)度均有較大的差異。另外，幾何構(gòu)造差異，如殘?jiān)w粒、孔的構(gòu)造尺寸、空洞等也會(huì)影響局部熱分布和光的反射強(qiáng)度。本實(shí)用新型同時(shí)利用了以上特點(diǎn)，并以數(shù)字圖像記錄熱圖像和光反射強(qiáng)度圖像。通過均方差統(tǒng)計(jì)、相關(guān)統(tǒng)計(jì)等數(shù)字圖像處理算法對不同局部的圖像差異、與標(biāo)準(zhǔn)試樣圖像的差異進(jìn)行定量對比分析，實(shí)現(xiàn)殘?jiān)w粒和空洞識(shí)別、材質(zhì)識(shí)別及微孔深度測量。對基于兩種性質(zhì)的結(jié)果進(jìn)行綜合，檢測評估更可靠。(2)本實(shí)用新型只需要一個(gè)成像探頭記錄了熱分布圖像和光反射強(qiáng)度圖像，井根據(jù)試樣不同局部的加工規(guī)格相同、與標(biāo)準(zhǔn)試樣圖像對比的方式對光、熱數(shù)字圖像進(jìn)行定量統(tǒng)計(jì)分析，多組數(shù)據(jù)相互參照，結(jié)果更加可靠。充分發(fā)揮了光線更易于精確定位分析、熱更利于局部微孔加工殘?jiān)w粒判斷的優(yōu)勢。尤其后者對于硅通孔エ藝而言非常重要，而目前可用檢測手段非常少見。(3)封裝エ藝對處理單元的要求逐漸精細(xì)化，例如，硅通孔エ藝中的微孔深寬比甚至高達(dá)20:1，孔徑也只有數(shù)微米，在光線斜入射的情況下很難避免在孔底成像中產(chǎn)生暗區(qū)，導(dǎo)致使用通常的光學(xué)測量手段拍攝不到陡峭微結(jié)構(gòu)拐角部位的真實(shí)情況。對于本實(shí)用新型，同軸光結(jié)構(gòu)和變倍鏡頭的引入使得光入射與反射的垂直定位更準(zhǔn)確，同時(shí)通過調(diào)節(jié)鏡頭可以改變成像放大倍數(shù)(分辨率)，從而適應(yīng)更多的測量要求。(4)兩部分電機(jī),上方電機(jī)拖動(dòng)探頭平動(dòng)與下方拖動(dòng)試樣轉(zhuǎn)動(dòng)相結(jié)合的掃描方式，更適合于硅通孔エ藝中封裝元件本身即為圓形的情況，可以降低掃描結(jié)構(gòu)的剛度要求。本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種基于光熱成像的圖像獲取裝置，其特征在于，包括支架橫梁、平動(dòng)電機(jī)、成像探頭、光發(fā)射器； 平動(dòng)電機(jī)固定于橫梁的下側(cè)面，成像探頭垂直固定于平動(dòng)電機(jī)中的移動(dòng)塊；光發(fā)射器通過可調(diào)連接件連接至所述移動(dòng)塊，通過調(diào)節(jié)可調(diào)連接件使其發(fā)射的光經(jīng)試樣反射后進(jìn)入成像探頭； 所述平動(dòng)電機(jī)中的移動(dòng)塊用于拖動(dòng)光發(fā)射器和成像探頭在試樣的正上方做徑向運(yùn)動(dòng)； 所述光發(fā)射器用于發(fā)射光至試樣的上表面； 所述成像探頭用于對試樣上表面的反射光進(jìn)行成像。
2.一種基于光熱成像的圖像獲取裝置，其特征在于，包括支架橫梁、平動(dòng)電機(jī)、成像探頭、半透半反棱鏡、光發(fā)射器； 平動(dòng)電機(jī)固定于橫梁的下側(cè)面，成像探頭垂直固定于平動(dòng)電機(jī)中的移動(dòng)塊；半透半反棱鏡位于成像探頭的前端；所述光發(fā)射器與所述半透半反棱鏡位于同一平面； 所述平動(dòng)電機(jī)中的移動(dòng)塊用于拖動(dòng)成像探頭在試樣的正上方做徑向運(yùn)動(dòng)； 所述光發(fā)射器用于給所述半透半反棱鏡提供光源； 所述半透半反棱鏡用于使得經(jīng)所述半透半反棱鏡的光垂直入射至試樣的上表面； 所述成像探頭用于對試樣上表面的反射光進(jìn)行成像。
3.如權(quán)利要求1或2所述的圖像獲取裝置，其特征在于，所述成像探頭包括通過螺栓連接的成像傳感器和成像鏡頭，所述成像傳感器用于獲取光圖像或熱圖像。
4.如權(quán)利要求1或2所述的圖像獲取裝置，其特征在于，所述圖像獲取裝置還包括位于所述光發(fā)射器的前端，用于對所述光發(fā)射器發(fā)射的光進(jìn)行濾波和校準(zhǔn)的光學(xué)元件。
5.如權(quán)利要求1或2所述的圖像獲取裝置，其特征在于，所述光發(fā)射器為激光發(fā)射器或紅外光發(fā)射器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于光熱成像的圖像獲取裝置，包括支架橫梁、平動(dòng)電機(jī)、成像探頭、光發(fā)射器；平動(dòng)電機(jī)固定于橫梁的下側(cè)面，成像探頭垂直固定于平動(dòng)電機(jī)中的移動(dòng)塊；光發(fā)射器通過可調(diào)連接件連接至所述移動(dòng)塊，通過調(diào)節(jié)可調(diào)連接件使其發(fā)射的光經(jīng)試樣反射后進(jìn)入成像探頭；平動(dòng)電機(jī)中的移動(dòng)塊用于拖動(dòng)光發(fā)射器和成像探頭在試樣的正上方做徑向運(yùn)動(dòng)；光發(fā)射器用于發(fā)射光至試樣的上表面；所述成像探頭用于對試樣上表面的反射光進(jìn)行成像。本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)殘?jiān)w粒和空洞識(shí)別、材質(zhì)識(shí)別及微孔深度測量，檢測評估更可靠。
文檔編號G01B11/22GK202948904SQ201220499080
公開日2013年5月22日 申請日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月28日
發(fā)明者劉勝, 戴宜全, 甘志銀, 王小平 申請人:華中科技大學(xué), 武漢飛恩微電子有限公司