[实用新型]基于光热成像的图像获取装置

说明书

技术领域

本实用新型属于微电子封装领域，更具体地，涉及一种基于光热成像的图像获取装置。 

背景技术

三维微电子封装技术，即立体电子封装技术，是在二维平面电子封装的基础上进一步向空间发展的更高密度电子封装，该技术可以使相应的电子系统功能更多、性能更好、可靠性更高，同时成本更低。其中，硅通孔技术作为三维集成电路中堆叠芯片实现互连的一种新技术解决方案，具有如下显著优点：芯片在三维方向的堆叠密度最大、芯片间互连线最短、外形尺寸最小，可以有效地实现三维芯片层叠，制造出结构更复杂、性能更强大、更具成本效率的芯片，成为了目前电子封装技术中最引人注目的一种技术。 

但是，受限于特征尺寸、微孔深宽比等方面的制约，在众多的硅通孔技术路线中尚存在诸多有待解决的工艺问题。尤其在工艺流程的多个阶段进行半成品、成品工艺质量检测，对于提高产品的成品率、识别废品并减少后续无用操作、降低生产成本等方面至关重要。类似的问题同样存在于二维倒装芯片封装、晶圆级封装以及基于嵌入主动元件和被动元件的系统级封装。例如，在晶圆上进行隆起铜柱焊盘操作之前需要制作上千的盲孔，这些盲孔的尺寸、深度、孔内残渣都需要测量或检测，以保证后续工艺的顺利进行。 

实用新型内容

针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种可以对基于光 热成像的微电子封装工艺质量进行检测评估的图像获取装置。 

为实现上述目的，本实用新型提供了一种基于光热成像的图像获取装置，包括支架横梁、平动电机、成像探头、光发射器；平动电机固定于横梁的下侧面，成像探头垂直固定于平动电机中的移动块；光发射器通过可调连接件连接至所述移动块，通过调节可调连接件使其发射的光经试样反射后进入成像探头；所述平动电机中的移动块用于拖动光发射器和成像探头在试样的正上方做径向运动；所述光发射器用于发射光至试样的上表面；所述成像探头用于对试样上表面的反射光进行成像。 

本实用新型还提供了一种基于光热成像的图像获取装置，包括支架横梁、平动电机、成像探头、半透半反棱镜、光发射器；平动电机固定于横梁的下侧面，成像探头垂直固定于平动电机中的移动块；半透半反棱镜位于成像探头的前端；所述光发射器与所述半透半反棱镜位于同一平面；所述平动电机中的移动块用于拖动成像探头在试样的正上方做径向运动；所述光发射器用于给所述半透半反棱镜提供光源；所述半透半反棱镜用于使得经所述半透半反棱镜的光垂直入射至试样的上表面；所述成像探头用于对试样上表面的反射光进行成像。 

更进一步地，所述成像探头包括通过螺栓连接的成像传感器和成像镜头，所述成像镜头根据不同的试样配置；所述成像传感器用于获取光图像或热图像。 

更进一步地，所述图像获取装置还包括位于所述光发射器的前端，用于对所述光发射器发射的光进行滤波和校准的光学元件。 

更进一步地，所述光发射器为激光发射器或红外光发射器。 

本实用新型与已有的微电子封装工艺质量检测装置相比较，具有以下的优点： 

（1）封装工艺涉及多种材料，不同材料的热传导速率、对光的反射吸收强度均有较大的差异。另外，几何构造差异，如残渣颗粒、孔的构造尺 寸、空洞等也会影响局部热分布和光的反射强度。本实用新型同时利用了以上特点，并以数字图像记录热图像和光反射强度图像。通过均方差统计、相关统计等数字图像处理算法对不同局部的图像差异、与标准试样图像的差异进行定量对比分析，实现残渣颗粒和空洞识别、材质识别及微孔深度测量。对基于两种性质的结果进行综合，检测评估更可靠。 

（2）本实用新型只需要一个成像探头记录了热分布图像和光反射强度图像，并根据试样不同局部的加工规格相同、与标准试样图像对比的方式对光、热数字图像进行定量统计分析，多组数据相互参照，结果更加可靠。充分发挥了光线更易于精确定位分析、热更利于局部微孔加工残渣颗粒判断的优势。尤其后者对于硅通孔工艺而言非常重要，而目前可用检测手段非常少见。 

（3）封装工艺对处理单元的要求逐渐精细化，例如，硅通孔工艺中的微孔深宽比甚至高达20：1，孔径也只有数微米，在光线斜入射的情况下很难避免在孔底成像中产生暗区，导致使用通常的光学测量手段拍摄不到陡峭微结构拐角部位的真实情况。对于本实用新型，同轴光结构和变倍镜头的引入使得光入射与反射的垂直定位更准确，同时通过调节镜头可以改变成像放大倍数（分辨率），从而适应更多的测量要求。 

（4）两部分电机，上方电机拖动探头平动与下方拖动试样转动相结合的扫描方式，更适合于硅通孔工艺中封装元件本身即为圆形的情况，可以降低扫描结构的刚度要求。