技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是有關(guān)于一種檢測裝置及方法，特別是有關(guān)于一種半導(dǎo)體組件的檢測裝置及方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)今，半導(dǎo)體封裝產(chǎn)業(yè)為了滿足各種消費性電子產(chǎn)品的需求，逐漸發(fā)展出各種不同型式的封裝設(shè)計，其中倒裝芯片(flip chip)經(jīng)常被使用在各種不同的封裝構(gòu)造中，并設(shè)置在封裝基板(substrate)或?qū)Ь€架(leadframe)上。一般而言，倒裝芯片封裝構(gòu)造的制作流程大致如下：首先制作一晶圓，并在其有源表面上制作凸塊(bumps)；接著，將晶圓倒置到另一承載板及膠帶上后使晶圓背面朝上，切割晶圓的背面而分離成為數(shù)個芯片；之后，利用真空吸取頭將芯片逐一取下，并放置到一載板上，如封裝基板條或?qū)Ь€架；隨后，加熱使芯片的凸塊焊接結(jié)合到載板上的接墊；接著，在芯片及載板之間注入底膠(underfill)，并使其固化，必要時利用封裝膠材對芯片進(jìn)行封裝；最后，切割載板(及封裝膠材)，即可完成倒裝芯片封裝構(gòu)造。

再者，為了確保上述倒裝芯片的良品率，一般在芯片焊接到載板上之后，皆會對倒裝芯片朝上的背面先進(jìn)行一道表面缺陷檢測的程序?，F(xiàn)有的表面缺陷檢測方式通常是由操作員利用低倍率光學(xué)顯微鏡對其直接進(jìn)行目視檢測。然而，當(dāng)芯片背面的裂痕或崩裂等表面缺陷的尺寸過小時，操作員通過低倍率光學(xué)顯微鏡并無法以肉眼直接明顯的判斷查覺出這些微小表面缺陷。上述檢測正確性偏低的結(jié)果將會導(dǎo)致具有表面缺陷的倒裝芯片可能意外通過測試，并混入大量的成品中，因而影響產(chǎn)品的使用壽命及可靠度。

故，有必要提供一種檢測裝置及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供一種檢測裝置及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的檢測正確性偏低問題。

本發(fā)明的主要目的在于提供一種檢測裝置及方法，其利用光源及具有網(wǎng)孔的網(wǎng)罩投影網(wǎng)狀光至待測表面上，以便使反射影像能突顯出待測表面的缺陷所在位置，因而能相對提高檢測正確性。

本發(fā)明的次要目的在于提供一種檢測裝置及方法，其可以進(jìn)一步搭配使用影像處理單元以進(jìn)行影像二值化處理技術(shù)，并將規(guī)則背景影像選擇性去除，以便更進(jìn)一步突顯出待測表面的缺陷所在位置，因而能更進(jìn)一步提高檢測正確性及便利性。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種檢測裝置及方法，其可以直接安裝在待測半成品(如具倒裝芯片的載板條)的產(chǎn)線上使用，實現(xiàn)產(chǎn)線上(on line)即時檢測作業(yè)，不需將待測半成品拉到產(chǎn)線外另作檢測，因而能相對提高生產(chǎn)及檢測效率，并降低檢測成本。

為達(dá)成本發(fā)明的前述目的，本發(fā)明一實施例提供一種檢測裝置，其中所述檢測裝置包含︰一光源、一濾光片、至少一網(wǎng)罩、一分光鏡以及一影像擷取單元，其中所述光源提供一光線；所述濾光片設(shè)置在所述光源前方，以對所述光線進(jìn)行濾光；所述至少一網(wǎng)罩設(shè)置在所述濾光片前方，并具有一不透光板體及數(shù)個網(wǎng)孔，所述網(wǎng)孔規(guī)則排列于所述不透光板體上，所述濾光后的光線通過所述網(wǎng)孔成為一網(wǎng)狀光；所述分光鏡傾斜設(shè)置于所述網(wǎng)罩前方，以將所述網(wǎng)狀光反射投射至一待測表面；所述影像擷取單元設(shè)置于所述分光鏡上方，以擷取由所述待測表面反射且穿過所述分光鏡的一反射影像，以供判斷所述待測表面上是否具有一缺陷。

再者，本發(fā)明另一實施例提供一種檢測方法，其中所述檢測方法包含︰提供一檢測裝置，具有一光源、至少一網(wǎng)罩及一影像擷取單元；提供一待測物放置在所述檢測裝置下方；由所述光源提供一光線，所述光線通過所述網(wǎng)罩的數(shù)個網(wǎng)孔而成為一網(wǎng)狀光，所述網(wǎng)狀光投射至所述待測表面；以及利用所述影像擷取單元擷取由所述待測表面反射形成的一反射影像，以供判斷所述待測表面上是否具有一缺陷。

為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下：

附圖說明

圖1是本發(fā)明一實施例的檢測裝置的剖視圖。

圖2是本發(fā)明一實施例的網(wǎng)罩的上視圖。

圖3是本發(fā)明另一實施例的傾斜排列式網(wǎng)罩的上視圖。

圖4A及4B是本發(fā)明又一實施例的復(fù)合式網(wǎng)罩的上視圖。

圖5A及5B是本發(fā)明再一實施例的復(fù)合式網(wǎng)罩的上視圖。

圖6A及6B是本發(fā)明另二實施例的同心排列式網(wǎng)罩的上視圖。

圖7是本發(fā)明一實施例的檢測裝置的使用示意圖。

圖8A是本發(fā)明圖7中待測物的實物上視照相圖。

圖8B是本發(fā)明圖8A的待測物的待測表面被網(wǎng)狀光投射后形成的反射影像圖。

圖8C是本發(fā)明圖8B的反射影像經(jīng)二值化處理后的影像圖。

圖8D是本發(fā)明圖8C的反射影像再進(jìn)一步將規(guī)則背景影像選擇性去除后的影像圖。

具體實施方式

以下各實施例的說明是參考附加的圖式，用以例示本發(fā)明可用以實施的特定實施例。再者，本發(fā)明所提到的方向用語，例如上、下、頂、底、前、后、左、右、內(nèi)、外、側(cè)面、周圍、中央、水平、橫向、垂直、縱向、軸向、徑向、最上層或最下層等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發(fā)明，而非用以限制本發(fā)明。

請參照圖1所示，其揭示本發(fā)明一實施例的檢測裝置100，其主要包含：一箱體10、一光源11、一濾光片12、至少一網(wǎng)罩13、一分光鏡14以及一影像擷取單元15，其中所述檢測裝置100可應(yīng)用于光學(xué)檢測一待測物的一待測表面是否具有任何缺陷，例如微小的裂痕、凹陷、突起物、異物沾粘或角落處的崩裂等。本發(fā)明將于下文利用圖1至8D逐一詳細(xì)說明各實施例上述各元件的細(xì)部構(gòu)造、組裝關(guān)系及其運作原理。

如圖1所示，本實施例的箱體10是由數(shù)個板體構(gòu)成的中空矩形殼，所述板體的材質(zhì)并不加以限制，例如可以選自金屬板或塑料板等，且所述箱體10的內(nèi)壁優(yōu)選具有一抗反射層(未繪示)，例如一黑色涂層。所述箱體10的底部及頂部各開設(shè)有一第一開口101及一第二開口102，所述第一及第二開口101、102大致分別位于所述分光鏡14的下方及上方。

本實施例的光源11例如是一片設(shè)有數(shù)顆發(fā)光二極管(LED)封裝體的電路板，所述電路板可以通過螺絲、卡槽或緊配合等方式固定在所述箱體10的一內(nèi)側(cè)壁(如右方的內(nèi)側(cè)壁)上，所述光源11用以提供一光線，例如由白光或紅光LED封裝體所發(fā)出的白光或紅光，但并不限于此。上述電路板上的LED可以陣列排列且其數(shù)量并不加以限制。另外，所述光源11亦可選自其他發(fā)光組件，例如CCFL冷陰極管等。

本實施例的濾光片12是一霧化片，其設(shè)置在所述箱體10內(nèi)并位于所述光源11的正前方，以供對穿過所述濾光片12的光線進(jìn)行濾光及霧化處理，以便使所述光線以趨近于平行光的形式向前射出。所述光源11的電路板與所述濾光片12大致平行配置，而所述光源11提供的光線則與所述濾光片12之間具有一90度的夾角，亦即具有垂直配置關(guān)系。

本實施例的至少一網(wǎng)罩13是由單一不透光板體131開設(shè)形成數(shù)個網(wǎng)孔132所形成的，并且具有一邊框133。所述至少一網(wǎng)罩13與所述濾光片12大致平行配置，且所述網(wǎng)罩13優(yōu)選是直接貼接在所述濾光片12上。所述光源11提供的光線在穿過所述濾光片12后與所述網(wǎng)罩13的不透光板體131之間具有一90度的夾角，亦即具有垂直配置關(guān)系。上述濾光后的光線可通過所述網(wǎng)孔132因而成為一網(wǎng)狀光。

本實施例的分光鏡14是一具有半反射半透射特性的鏡片，其設(shè)置在所述箱體10內(nèi)，并傾斜設(shè)置于所述網(wǎng)罩13前方，且對位于所述第一及第二開口101、102，其中所述分光鏡14是相對于所述箱體10的上表面(或側(cè)表面)以45度角傾斜的設(shè)置在所述箱體10內(nèi)，同時所述光源11提供的網(wǎng)狀光的入射方向(水平方向)與所述分光鏡14之間同樣具有一45度的夾角。所述分光鏡14用以將所述網(wǎng)狀光反射后投射至一待測物的待測表面。

本實施例的影像擷取單元15例如可以是CCD(電荷耦合器件)型或CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)型的攝像鏡頭，其設(shè)置于所述分光鏡14及第二開口102的正上方，以擷取由所述待測表面反射且穿過所述分光鏡14的一反射影像，以供操作員在一計算機(jī)的螢?zāi)?未繪示)上目視觀察反射影像及判斷所述待測表面上是否具有一缺陷。在本實施例中，上述光源11、濾光片12、網(wǎng)罩13分光鏡14以及影像擷取單元15的設(shè)置方式基本上是共同構(gòu)成一平行光的發(fā)射路徑及一同軸光的反射路徑。

再者，若欲搭配自動檢測功能，則所述影像擷取單元15可以進(jìn)一步連接到一計算機(jī)(未繪示)，所述計算機(jī)做為一影像處理單元，以對所述反射影像進(jìn)行二值化(binarization)處理，并將所述反射影像中的一規(guī)則背景影像選擇性去除，以突顯所述待測表面的缺陷的位置。上述二值化是指將反射影像中的像素點的灰度值設(shè)置為0或255，也就是將整個反射影像以明顯的黑、白雙色對比視覺效果呈現(xiàn)(或進(jìn)一步處理成其他對比顏色，例如黑、紅)；而規(guī)則背景影像則是預(yù)先儲存于計算機(jī)中不具有缺陷的待測表面反射影像，以供做為一比對刪除的背景標(biāo)準(zhǔn)。

請參照圖2所示，所述至少一網(wǎng)罩13的所述不透光板體131例如可選自金屬板或塑料板，并可以選擇使用激光、沖壓及/或化學(xué)蝕刻的方式來形成所述網(wǎng)孔132，優(yōu)選方式系先以激光形成網(wǎng)孔132，再以化學(xué)蝕刻去除網(wǎng)孔132上因激光形成的殘渣；所述網(wǎng)孔132是規(guī)則排列于所述不透光板體131上，上述規(guī)則排列的方式可以是各種等間距或均勻分布或陣列的排列方式，例如以平行于所述邊框133的側(cè)邊作縱向、橫向等間距陣列排列的方式等。所述網(wǎng)孔132選自方形孔、矩形孔、圓形孔、眼形孔、三角形孔或正多邊形孔，例如在1實施例中即為方形孔。

更詳細(xì)來說，所述網(wǎng)罩13可以具有成下述設(shè)計及尺寸，但并不限于此：在一實施例中，所述不透光板體131可以是一方形或矩形的板體，且長寬尺寸可為70至80mm(毫米)×70至80mm，但可按待測物尺寸及欲照射的待測物數(shù)量作調(diào)整；所述不透光板體131的厚度約在0.5mm至5mm之間，并可以在不透光的前題下盡可能薄化，以利光線通過；所述網(wǎng)孔132的孔徑介于0.01mm至5mm之間，例如0.05、0.1、0.5、1、2或2.5等，上述孔徑若小于0.01mm將不利光線通過，若大于5mm將不易在后續(xù)反射影像中突顯出缺陷的位置；所述網(wǎng)孔132的面積占所述不透光板體131的總面積約在1/2至1/5，例如為1/3或1/4。所述網(wǎng)孔132之間的間距(即網(wǎng)孔間支撐條的寬度)約介于0.1mm至8mm之間，例如0.2、0.5、1、2或5mm等，上述間距若小于0.1mm將無法形成網(wǎng)狀光，若大于8mm將可能會有過粗的條狀陰影遮住整個缺陷而無法進(jìn)行檢測；所述邊框133的寬度可以0.1mm至0.5mm，若過窄則結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不佳，若太寬則會縮小有效檢測范圍。

請參照圖3至圖6B所示，其揭示本發(fā)明其他實施例的各種型式網(wǎng)罩13的上視圖。

如圖3所示，本發(fā)明另一實施例可提供一種傾斜排列式的網(wǎng)罩13，其中所述網(wǎng)孔132是陣列排列于所述邊框133內(nèi)，并且所述網(wǎng)孔132的一排列方向與所述邊框133的側(cè)邊夾有一傾斜角，所述傾斜角并不加以限制，例如可介于30至60度，其例如可以是45度。所述傾斜排列式的網(wǎng)孔132的優(yōu)點是，當(dāng)待測表面具有平行于待測物側(cè)邊的裂痕時，使用圖2平行排列式的網(wǎng)孔132所形成的網(wǎng)狀光，在反射影像中可能因所述網(wǎng)罩131平行的支撐條陰影遮蓋此種平行裂痕而無法明顯判別裂痕的有無，因此使用圖3傾斜排列式的網(wǎng)孔132所形成的具傾斜條紋的網(wǎng)狀光，有利于在反射影像中突顯出此種平行裂痕的所在位置。

如圖4A及4B所示，本發(fā)明又一實施例可提供一種復(fù)合式的網(wǎng)罩13，其包含相互貼接的一第一網(wǎng)罩13A及一第二網(wǎng)罩13B，所述第一網(wǎng)罩13A具有數(shù)個第一開孔132A；所述第二網(wǎng)罩13B具有數(shù)個第二開孔132B，所述第一及第二開孔132A、132B錯位排列，因此可以復(fù)合構(gòu)成所述網(wǎng)孔132。例如，所述第一及第二開孔132A、132B的形狀可分別為橫向及縱向排列的矩形長條狀孔，在錯位排列后可以復(fù)合構(gòu)成方形或矩形的網(wǎng)孔132。

如圖5A及5B所示，本發(fā)明再一實施例則提供另一種復(fù)合式的網(wǎng)罩13，其相似于圖4A及4B的網(wǎng)罩13，但所述第一及第二開孔132A、132B的形狀可分別為橫向及縱向陣列排列的數(shù)排圓形孔，在錯位排列(即僅一部份重迭)后可以復(fù)合構(gòu)成眼形或近似橢圓形的網(wǎng)孔132。

如圖6A及6B所示，本發(fā)明另二實施例可提供一種同心排列式的網(wǎng)罩13，其中所述網(wǎng)罩13的不透光板體131上以同心圓方式規(guī)則排列有數(shù)個網(wǎng)孔132，所述網(wǎng)孔132的形狀可以是圓形或上述提到的其他網(wǎng)孔形狀。圖6A的網(wǎng)罩13具有4組以同心圓方式規(guī)則排列的網(wǎng)孔132，可以提供一網(wǎng)狀光同時檢測2×2個相鄰設(shè)置的待測物，上述組數(shù)可依欲同時檢測的待測物數(shù)量作調(diào)整；而圖6B的網(wǎng)罩13只具有1組以同心圓方式規(guī)則排列的網(wǎng)孔132，供仍可以提供一網(wǎng)狀光同時檢測2×2個相鄰設(shè)置的待測物，此時每1/4圓區(qū)域的網(wǎng)狀光用以照射1個待測物。

請參照圖7所示，當(dāng)使用本發(fā)明一實施例的檢測裝置100對一待測物20的一待測表面21進(jìn)行光學(xué)檢測時，其檢測方法大致包含下述步驟：

首先，提供一檢測裝置100，其至少具有一光源11、至少一網(wǎng)罩13及一影像擷取單元15；

接著，提供一待測物20放置在所述檢測裝置100的第一開口101的正下方，其中所述待測物20具有一待測表面21，例如是一倒裝芯片的一背面，所述倒裝芯片已預(yù)先以倒裝芯片工藝固設(shè)在一載板條22上，例如為封裝基板或?qū)Ь€架；

之后，由所述光源11提供一光線(如平行白光)，所述光線通過所述網(wǎng)罩13的數(shù)個網(wǎng)孔132而成為一網(wǎng)狀光，所述網(wǎng)狀光投射至所述待測物20的待測表面21；以及

隨后，利用所述影像擷取單元15擷取由所述待測表面21反射形成的一反射影像，以供判斷所述待測表面21上是否具有一缺陷211、212、213。

在提供所述檢測裝置100的步驟中，必要時，可以設(shè)置一濾光片12及一分光鏡14，以構(gòu)成同軸光的光學(xué)路徑，其中設(shè)置所述濾光片12在所述光源11前方，以對所述光線進(jìn)行濾光，且所述網(wǎng)罩13設(shè)置在所述濾光片12前方；以及，傾斜設(shè)置所述分光鏡14于所述網(wǎng)罩13前方，以將所述網(wǎng)狀光反射投射至所述待測表面21，且所述影像擷取單元15設(shè)置于所述分光鏡14上方，以擷取由所述待測表面21反射且穿過所述分光鏡14的所述反射影像。

請參照圖8A至圖8D所示，其揭示當(dāng)使用本發(fā)明一實施例的檢測裝置100(如圖7所示)對一待測物20進(jìn)行光學(xué)檢測時的一實物上視照相圖及其影像圖。

如圖8A所示，所述待測物20具有一待測表面21，例如是一倒裝芯片的一背面，所述倒裝芯片已預(yù)先以倒裝芯片工藝固設(shè)在一載板條22上，例如為封裝基板或?qū)Ь€架，本實施例系以2×2個相鄰的設(shè)置方式呈現(xiàn)，但并不限于此。再者，雖然此時所述待測物20的待測表面21已存在微小缺陷(如圖7所示)，但操作員目前通過低倍率光學(xué)顯微鏡尚無法以肉眼直接明顯的判斷查覺出這些微小缺陷的所在位置。

如8B所示，即是利用所述影像擷取單元15擷取由所述待測表面21反射形成的一反射影像，以供判斷所述待測表面21上是否具有一缺陷211。由于所述缺陷211會造成所述待測表面21有不規(guī)則的表面起伏，因此所述缺陷211會造成光線反射時的角度與其他平整表面的反射角度不同，進(jìn)而能夠在反射影像中突顯出待測表面的缺陷所在位置(即具有光線異常反射的位置)，因而能相對提高檢測正確性及便利性。

如圖8C所示，在擷取所述反射影像之后，另可包含一下述步驟：提供一影像處理單元(未繪示)，以對所述反射影像進(jìn)行二值化處理，以將整個反射影像以明顯雙色對比視覺效果呈現(xiàn)(例如黑/白或黑/紅)。

如圖8D所示，接著將所述反射影像中的一規(guī)則背景影像選擇性去除，以突顯所述待測表面21的缺陷211的位置，故可進(jìn)一步提供自動光學(xué)檢測的功能。

另外，當(dāng)所述待測表面21具有平行于所述待測物20側(cè)邊的缺陷212、213(即圖7所示的裂痕)時，可以選擇使用傾斜排列式的網(wǎng)罩13，以通過其網(wǎng)孔132所形成的具傾斜條紋的網(wǎng)狀光，在反射影像中突顯出此種平行裂痕的所在位置。此外，當(dāng)所述待測表面21具有激光或油墨打印的標(biāo)示物23時，經(jīng)實驗證明所述標(biāo)示物23基本上并不影響操作員目視判斷(或計算機(jī)自動檢測)所述待測表面21的缺陷211、212、213的位置，且亦可如上所述將反射影像中的標(biāo)示物23視為規(guī)則背景影像選擇性去除。

如上所述，相較于現(xiàn)有檢測方式通常是由操作員利用低倍率光學(xué)顯微鏡對其直接進(jìn)行目視檢測難以直接判斷微小的表面缺陷等缺點，圖1至7的本發(fā)明檢測裝置及方法通過利用光源及具有網(wǎng)孔的網(wǎng)罩投影網(wǎng)狀光至待測表面上，故可以使反射影像突顯出待測表面的缺陷所在位置，因而能相對提高檢測正確性及便利性。必要時，也可進(jìn)一步搭配使用影像處理單元以進(jìn)行影像二值化處理技術(shù)，并將規(guī)則背景影像選擇性去除，以便更進(jìn)一步突顯出待測表面的缺陷所在位置，因而能更進(jìn)一步提高檢測正確性及便利性。再者，本發(fā)明的檢測裝置可以直接安裝在待測半成品(如具倒裝芯片的載板條)的產(chǎn)線上使用，實現(xiàn)產(chǎn)線上(on line)即時檢測作業(yè)，不需將待測半成品拉到產(chǎn)線外另作檢測，因而能相對提高生產(chǎn)及檢測效率，并降低檢測成本。

本發(fā)明已由上述相關(guān)實施例加以描述，然而上述實施例僅為實施本發(fā)明的范例。必需指出的是，已公開的實施例并未限制本發(fā)明的范圍。相反地，包含于權(quán)利要求書的精神及范圍的修改及均等設(shè)置均包括于本發(fā)明的范圍內(nèi)。