[发明专利]用于确定集成电路封装的共面性的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及视觉检验系统。更具体地，本发明涉及用于确定集成电路封装中三维特征的共面性的方法和装置。

背景技术

在小型化的电子电路和集成电路封装领域，高精度制造和质量控制是重要的。存在对参数的测量和控制的准确度的需要，以减少已封装的半导体产品中的缺陷，这将最终降低与工艺相关联的成本。特别关注的是三维特征（诸如球栅阵列（BGA）器件中的焊料球（solder ball），或是四侧引脚扁平封装（QFP）器件中的引脚）的共面性或相对高度，这对于电路板的性能很关键。例如，如果一个焊料球高度不足，或是低于其他焊料球的平均高度，则在该焊料球和其在电路板上的相对应的焊盘之间就将没有任何电连接，导致电路板不能运作。

已经提出了若干种类型的检验装置。例如，美国专利No.7,508,974公开了一种校准和部件检验方法，用于检验BGA器件以测量焊料球的高度。两个摄像机对一个精确图案掩模做成像，该精确图案掩模具有沉积在透明刻线（reticle）上的点图案。所述精确图案掩模被用于系统的校准。一个光源和高架光反射性漫射器提供照射，而第一摄像机从正下方对刻线精确图案掩模进行成像。位于刻线的底部平面下方的一个附加的镜子或棱镜从一侧的视图反射该刻线图案掩模，通过棱镜或反射性表面反射到第二摄像机中；而位于刻线的底部平面下方的第二附加的镜子或棱镜通过棱镜或镜子将刻线图案掩模的相对一侧的视图反射到所述第二摄像机中。通过对多于一个点图案进行成像，可以用三角学解法解出该系统的丢失的位置值。在校准之后将具有图案掩模的刻线除去，且以球面向下方的方式放置待要被检验的BGA器件，从而被所述两个摄像机成像。通过三角测量方法处理BGA器件的图像，以计算至少一个球相对于预计算的校准平面的三维位置。

美国专利No.7,573,569公开了一种检验系统，其将电子器件的部件的2D检验和3D检验合并到一个紧凑模块中。该检验系统公开了：2D图像获得组件，其用于检验部件的2D标准；3D图像获得组件，其用于检验部件的3D标准；以及用于控制和数据分析的计算机。3D图像获得组件包括一个3D图像传感器和一个光源。3D光源优选地是一个激光器，该激光器能够生成一个平面光层，该平面光层基本垂直于电子器件的检验平面。2D图像获得组件包括一个2D传感器和一个被定位在支持器上方的2D光源。2D图像获得组件和3D图像获得组件布置为使得能够在电子器件被支持在一个位置时进行2D检验和3D检验。

EP专利No.0638801B1公开了一种系统，其使用一种两个摄像机的“立体”布置来测量BGA的x、y和z位置以及尺寸数据。一个摄像机被用来测量BGA的居中性，而另一个摄像机被用来感测平整度。平整度是通过一个倾斜的摄像机测量的，该摄像机感测来自与该摄像机对置定位的光源的新月形反射光。

上述发明存在侧视图摄像机的焦深有限的问题。一些检验装置公开了根据Scheimpflug原理制造的系统。多年以来，已知在某些情况下，按照Scheimpflug原理所定义的，假设所有感兴趣的对象都位于一个平面上，可同时聚焦在距摄像机不同距离处的若干事物上。一旦满足该条件时，对象平面、图像平面和穿过透镜的平面都沿着一条直线相交。

例如，美国专利6,671,397公开了一种测量系统，其具有一个摄像机，该摄像机具有一个透镜和一个分立的传感器，所述透镜和所述传感器被安装以使得它们的平面根据Scheimpflug原理在一个对象平面处相交。一个参考摄像机是法向的，且提供了一个二维图像，该二维图像被图像处理器用来确定一个校准图像。这允许图像处理器确定相关对象的高度。单个图像捕捉提供了整个对象诸如BGA器件的图像。然而，来自所公开的该技术的整个对象的图像存在不均匀问题，导致了对焦的但不均匀的图像，这妨碍了所获得的结果的准确度。

因此，本发明的动机在于，通过产生具有均匀光强度的对焦良好的图像，提高视觉检验系统中的测量的准确度。

在本说明书中讨论的任何文献、器件、行为或知识都被包括用来解释本发明的背景。这不应理解为承认任何所述材料构成了在本公开内容和权利要求的优先权日或优先权日之前的任何时间点的现有技术的一部分或相关领域技术中的公知常识。所有对日期的陈述以及对这些文献的内容的表述均基于申请人可获知的信息，且不构成对这些文献的日期或内容的正确性的任何承认。

发明目的

本发明的一个目的在于提供一种用于检验集成电路模块中的三维特征以确定该模块是否满足其制造规格的方法和装置。