一種芯片位置和傾角檢測(cè)裝置及方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種芯片位置和傾角檢測(cè)裝置，包括光源組件、光路傳輸組件、攝像組件以及自準(zhǔn)直儀，其中光源組件由分別對(duì)應(yīng)于芯片和基板的第一、第二光源構(gòu)成；光路傳輸組件由第一、第二和第三半透半反棱鏡以及第一、第二反射鏡共同構(gòu)成，由此在同一光路系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片和基板位置的檢測(cè)；攝像組件由具備不同視野的第一和第二攝像單元構(gòu)成，其中第一攝像單元用于采集芯片或基板的大視野圖像，根據(jù)MARK點(diǎn)實(shí)現(xiàn)初步定位，第二攝像單元用于采集其具體位置圖像；自準(zhǔn)直儀用于獲取代表芯片水平傾角信息的法線(xiàn)傾斜量。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)還公開(kāi)了相應(yīng)的檢測(cè)方法。通過(guò)本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)，能夠以結(jié)構(gòu)緊湊、便于操作的方式同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)和調(diào)平功能，因此尤其適用于芯片貼片等用途。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)屬于光學(xué)檢測(cè)
，更具體地，涉及一種用于對(duì)芯片在貼片工藝中的位置和傾角執(zhí)行檢測(cè)的裝置及方法。
技術(shù)介紹
隨著高密度封裝技術(shù)的發(fā)展，芯片尺寸越來(lái)越小，對(duì)貼片精度的要求也越來(lái)越高。在芯片貼片工藝中，通常是采用具備多個(gè)吸嘴的激光貼裝頭吸起芯片，并按照一定速率將其移動(dòng)放置到基板上來(lái)執(zhí)行貼片操作；在整個(gè)貼片過(guò)程中，需要設(shè)置共同的可測(cè)量點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)(MARK點(diǎn))以便提供精確的定位參照。芯片的對(duì)準(zhǔn)和調(diào)平是高密度封裝質(zhì)量中的重要影響因素，其中芯片在水平面也即X軸和Y軸方向上的對(duì)準(zhǔn)程度決定了貼片在基板上的位置精度，而芯片在水平面上的調(diào)平精度也即是否存在水平傾角直接決定了貼片質(zhì)量的好壞?，F(xiàn)有技術(shù)中對(duì)芯片在貼片工藝中的位置執(zhí)行檢測(cè)的方法一般是采用CCD直接正對(duì)著芯片拍照，對(duì)所拍攝的圖像執(zhí)行處理后獲取有關(guān)芯片位置的信息，因此存在檢測(cè)精度不足、操作復(fù)雜等缺點(diǎn)；而且獲取芯片位置信息(上視采圖)和獲取基板位置(下視采圖)的操作是分開(kāi)進(jìn)行的，這樣使得對(duì)準(zhǔn)檢測(cè)需要兩套運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，造成整體系統(tǒng)變得復(fù)雜，成本提高且精度下降。此外，芯片調(diào)平檢測(cè)由于需要獲知芯片和基板各自的水平傾角大小，現(xiàn)有技術(shù)中通常采用圖像處理的方式來(lái)執(zhí)行，因此同樣存在檢測(cè)精度不高、操作復(fù)雜等問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或技術(shù)需求，本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于提供，其通過(guò)采用自準(zhǔn)直儀和兩套不同視野范圍的相機(jī)并對(duì)其配套光學(xué)元件進(jìn)行設(shè)置，可同時(shí)測(cè)量芯片和基板的位置信息，并能在同一光路中完成對(duì)芯片傾角的精密測(cè)量。按照本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)方面，提供了一種用于對(duì)芯片在貼片工藝中的位置和傾角執(zhí)行檢測(cè)的裝置，其特征在于，該裝置包括光源組件、光路傳輸組件、攝像組件以及自準(zhǔn)直儀，其中所述光源組件由第一、第二光源構(gòu)成，該第一、第二光源分別對(duì)應(yīng)于芯片和基板而設(shè)置，且其光軸處于同一豎直線(xiàn)上； 所述光路傳輸組件由反射面與水平線(xiàn)呈135°夾角的第一半透半反棱鏡、反射面與水平線(xiàn)均呈45°夾角的第二和第三半透半反棱鏡以及反射面與水平線(xiàn)呈45°夾角的第一、第二反射鏡共同構(gòu)成，其中第一半透半反棱鏡同軸設(shè)置在第一和第二光源之間且其左側(cè)也具備豎直的反射面，第一反射鏡設(shè)置在第一半透半反棱鏡的水平右側(cè)，而第二半透半反棱鏡、第三半透半反棱鏡和第二反射鏡依次設(shè)置在第一反射鏡的上方且與第一反射鏡均處于同一豎直光路上；所述攝像組件由視野相對(duì)較大的第一攝像單元和視野相對(duì)較大的第二攝像單元共同構(gòu)成，其中第一攝像單元設(shè)置在第二反射鏡的水平右側(cè)，用于采集芯片或基板的大視野圖像以便確定其大致位置，由此根據(jù)芯片或基板上的MARK點(diǎn)來(lái)初步定位來(lái)調(diào)整第二攝像單元的視野；第二攝像單元對(duì)應(yīng)設(shè)置在第三半透半反棱鏡的水平右側(cè)，并用于采集芯片或基板的具體位置圖像；所述自準(zhǔn)直儀設(shè)置在第二半透半反棱鏡的水平右側(cè)，并用于獲取代表芯片水平傾角信息的法線(xiàn)傾斜量。通過(guò)以上構(gòu)思，一方面可以利用光路傳輸組件將分別處于光源上下方的物體所成的像匯集到一條光路，由此能夠以結(jié)構(gòu)緊湊、便于操作的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片和基板的位置檢測(cè)操作；另一方面通過(guò)設(shè)置自準(zhǔn)直儀并利用相同的光路傳輸組件來(lái)采集芯片圖像，由此能夠精確、快捷地實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片傾角的檢測(cè)操作。此外，通過(guò)設(shè)置具備不同視野范圍的兩套攝像單元來(lái)采集芯片或基板的位置圖像，測(cè)量時(shí)可以先由大視野攝像單元迅速找到芯片或基板的大致位置，并調(diào)整小視野相機(jī)的視野，然后再由小視野攝像單元在該點(diǎn)采集其具體位置圖像，從而實(shí)現(xiàn)精確對(duì)準(zhǔn)和檢測(cè)。優(yōu)選地，所述第一、第二光源均為環(huán)形光源。·優(yōu)選地，所述第一攝像單元為百萬(wàn)像素以上的工業(yè)相機(jī)，且其視野范圍為毫米級(jí)；所述第二攝像單元為百萬(wàn)像素以上工業(yè)相機(jī)，且其視野范圍為微米級(jí)。優(yōu)選地，所述自準(zhǔn)直儀包括與第二半透半反棱鏡同軸的物鏡、設(shè)置在該物鏡水平右側(cè)且其反射面與水平線(xiàn)成135°夾角的第四半透半反棱鏡、設(shè)置在第四半透半反棱鏡水平右側(cè)的CXD成像單元，設(shè)置在第四半透半反棱鏡的豎直下方且其反射面與水平線(xiàn)同樣呈135°夾角的第三反射鏡，以及依次設(shè)置在第三反射鏡水平右側(cè)的分劃板、光擴(kuò)散器、聚光器、光過(guò)濾器和LED光源。按照本專(zhuān)利技術(shù)的另一方面，還提供了相應(yīng)的檢測(cè)方法，其特征在于，該方法包括下列步驟(a)開(kāi)啟第一光源同時(shí)關(guān)閉第二光源和自準(zhǔn)直儀的LED光源,第一光源所發(fā)出的光束經(jīng)待檢測(cè)的芯片反射后依次經(jīng)過(guò)第一半透半反棱鏡、第一反射鏡、第二半透半反棱鏡和第三半透半反棱鏡后，分成兩束光分別進(jìn)入第一和第二攝像單元，根據(jù)第一攝像單元所采集的圖像找到芯片所處的大致位置，并用于根據(jù)芯片上的MARK點(diǎn)來(lái)初步定位來(lái)調(diào)整第二攝像單元的視野，第二攝像單元在該點(diǎn)采集其具體位置圖像；(b)開(kāi)啟第二光源同時(shí)關(guān)閉第一光源和自準(zhǔn)直儀的LED光源，第二光源所發(fā)出的光束經(jīng)待檢測(cè)的基板反射后依次經(jīng)過(guò)第一半透半反棱鏡、第一反射鏡、第二半透半反棱鏡和第三半透半反棱鏡后，分成兩束光分別進(jìn)入第一和第二攝像單元，根據(jù)第一攝像單元所采集的圖像找到基板所處的大致位置，并用于根據(jù)基板上的MARK點(diǎn)來(lái)初步定位來(lái)調(diào)整第二攝像單元的視野，第二攝像單元在該點(diǎn)采集其具體位置圖像；(C)開(kāi)啟自準(zhǔn)直儀的LED光源同時(shí)關(guān)閉第一和第二光源，LED光源所發(fā)出的光束依次經(jīng)過(guò)光過(guò)濾器、聚光器、光擴(kuò)散器后匯聚到分劃板的中心，然后經(jīng)第三反射鏡和第四半透半反棱鏡反射至物鏡并發(fā)散成平行光，該平行光依次經(jīng)過(guò)第二半透半反棱鏡、第一反射鏡和第一半透半反棱鏡入射到待檢測(cè)的芯片上并經(jīng)芯片反射后沿著入射光路返回，此時(shí)通過(guò)CCD成像單元對(duì)分劃板采集其圖像，由此獲得代表芯片傾角信息的法線(xiàn)傾斜量?？傮w而言，按照本專(zhuān)利技術(shù)的用于對(duì)芯片在貼片工藝中的位置和傾角執(zhí)行檢測(cè)的裝置及其方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要具備以下的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)I、通過(guò)對(duì)光路傳輸組件進(jìn)行改進(jìn)，能夠在同一光路系統(tǒng)中同時(shí)測(cè)量芯片和基板的位置信息，與現(xiàn)有技術(shù)相比減少了大量組件；此外，通過(guò)相應(yīng)配置自準(zhǔn)直儀，還能夠在同一光路中完成對(duì)芯片傾角的精密測(cè)量；2、通過(guò)采用兩套不同視野范圍的攝像單元并對(duì)其配套光學(xué)元件進(jìn)行設(shè)置，可以精確測(cè)量光源上方和下方的物體位置且不用考慮相機(jī)焦深的問(wèn)題；由于使用大視野攝像單元來(lái)輔助測(cè)量，可以進(jìn)一步提高檢測(cè)精度，且方便實(shí)際操作；3、整體檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，便于操作，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)和調(diào)平兩個(gè)功能，因此在芯片貼片等領(lǐng)域具備廣泛的應(yīng)用前景。附圖說(shuō)明圖I是按照本專(zhuān)利技術(shù)的芯片位置和傾角檢測(cè)裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；在附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來(lái)表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中I-第一光源2-第一半透半反棱鏡3-第二光源4-第一反射鏡5-第二半透半反棱鏡6-物鏡7-第四半透半反棱鏡8_(XD成像單兀9-第二反射鏡10-分劃板11-光擴(kuò)散器12-聚光器13-光過(guò)濾器14-LED光源15-第三半透半反棱鏡16-第二攝像單元17-第二反射鏡18-第一攝像單元具體實(shí)施例方式為了使本專(zhuān)利技術(shù)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(duì)本專(zhuān)利技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)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專(zhuān)利技術(shù)，并不用于限定本專(zhuān)利技術(shù)。圖I是按照本專(zhuān)利技術(shù)的芯片位置和傾角檢測(cè)裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。如圖I中所示，按照本專(zhuān)利技術(shù)的用于對(duì)芯片在貼片工藝中的位置和傾角執(zhí)行檢測(cè)的裝置主要包括光源組件、光路傳輸組件、攝像組件以及自準(zhǔn)直儀等。所述光源組件由譬如為環(huán)形光源的第一光源I和第二光源3所構(gòu)成，它們分別對(duì)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于對(duì)芯片在貼片工藝中的位置和傾角執(zhí)行檢測(cè)的裝置，其特征在于，該裝置包括光源組件、光路傳輸組件、攝像組件以及自準(zhǔn)直儀，其中：所述光源組件由第一、第二光源（1，3）構(gòu)成，該第一、第二光源（1，3）分別對(duì)應(yīng)于芯片和基板而設(shè)置，且其光軸處于同一豎直線(xiàn)上；所述光路傳輸組件由反射面與水平線(xiàn)呈135°夾角的第一半透半反棱鏡（2）、反射面與水平線(xiàn)均呈45°夾角的第二和第三半透半反棱鏡（5，15）以及反射面與水平線(xiàn)呈45°夾角的第一、第二反射鏡（4，17）共同構(gòu)成，其中第一半透半反棱鏡（2）同軸設(shè)置在第一和第二光源（1，3）之間且其左側(cè)也具備豎直的反射面，第一反射鏡（4）設(shè)置在第一半透半反棱鏡（2）的水平右側(cè)，而第二半透半反棱鏡（5）、第三半透半反棱鏡（15）和第二反射鏡（17）依次設(shè)置在第一反射鏡（4）的上方且與第一反射鏡（4）均處于同一豎直光路上；所述攝像組件由視野相對(duì)較大的第一攝像單元（18）和視野相對(duì)較大的第二攝像單元（16）共同構(gòu)成，其中第一攝像單元（18）設(shè)置在第二反射鏡（17）的水平右側(cè)，用于采集芯片或基板的大視野圖像以便確定其大致位置，由此根據(jù)芯片或基板上的MARK點(diǎn)來(lái)調(diào)整第二攝像單元的攝像視野；第二攝像單元（16）對(duì)應(yīng)設(shè)置在第三半透半反棱鏡（15）的水平右側(cè)，并用于采集芯片或基板的位置圖像；所述自準(zhǔn)直儀設(shè)置在第二半透半反棱鏡（5）的水平右側(cè)，用于獲取代表芯片水平傾角信息的法線(xiàn)傾斜量。...

【技術(shù)特征摘要】

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：尹周平，王崢榮，張步陽(yáng)，謝俊，鐘強(qiáng)龍，陳建魁，陶波，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：華中科技大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：