[发明专利]一种IC器件断层图像检测中的同步定位方法

说明书

技术领域

基于CCD工业相机的高分辨率图像处理技术和激光的精准定位技术， 利用IC器件内部定义多层落差的高度，组合多次高度方向的断层图像，从而弥补高放大倍率条件下图像检测中的物理景深不足，其中断层图像的空间高精度同步定位方法，目的是为了获得器件的清晰图像，其关键技术点是：图像的正确对焦方法和空间同步定位方法的组合。

背景技术

随着半导体封装技术的进步、芯片的微型化以及多芯片化的应用提高，芯片的厚度不断增加，芯片的可封装种类也在不断增加， 为减少IC器件尺寸，产品的封装工艺在高度方向不断开发， 日趋挑战2.5D和3D封装技术，同时也挑战高倍率、高精度、高端IC检测技术。

在一个料条上，通常有几百个乃至数千个IC器件在一起封装，每个IC器件可以是单芯片，也可以是多芯片， 还可能包含其它被动元件。 在单个IC器件中，各芯片的高度差和多层连线，它们之间高低位差别可达20um至1000um的空间落差，此高度位的每个落差被称之为单个断层间距。通常高倍检测相机的图像清晰度景深在30um~50um， 对于1000um的空间落差， 就需要多次空间定位、多次拍摄来达到拍摄清晰图像的目的。

将每一个具有独立电气性能的IC器件分离出来，作为单个对象进行图像缺陷检测，通常依照设定的程式和断层定位的模式，可先用低倍率拍取定位照片， 再借助激光测距定位功能和相机判断图像中心位置，以完成局部高倍的断层拍摄，该过程叫做断层检测技术中的同步定位方法。

传统的IC器件封装检测采用正面一次定焦方法检测，无论是机械定焦还是电动定焦，都只能做到平面2D的图像检测。 在高倍率检测要求下， 相机的物理景深非常有限， 以200倍光学放大倍率为例， 成像景深只有30um~50um，对于当下的先进封装中的2.5D和3D封装， 需要检测多层不同高度的清晰图像，如：对封装基板的缺陷和基板上的焊球表面， 芯片表面质量和芯片上焊球质量， 以及各层线弧空间位置等细节检测，传统的单次定位定焦的图像检测技术， 就完全不能满足要求。

一种IC器件断层图像检测中的同步定位方法，可以有效的解决上述问题。激光作为一种新工业加工和测量技术，在计算机控制下可以对各种材料表面进行距离的精确测量，可用于检测设备的高精度定位。本专利利用工业相机捕捉IC器件上的产品图案，作水平位置的定位， 再利用激光测距功能，完成垂直方向的相机对焦， 相机完成基础平面图像的拍摄后， 再移动相机到另一个目标点， 该目标点可以是同一IC器件的不同部位，也可以是同一IC器件不同高度部位， 如：芯片上表面，芯片上的焊球顶部， 线弧顶的第一高度，线弧顶的第二高度等；或者是同一IC器件中的其它高度定位，完成多次不同高度的图像采集，形成同一IC器件的断层图像采集，实现断层检测技术中的同步定位。

为此，正确实现该技术的前提是能正确定位图像和同步完成对焦定位，完成高精度的多层断层图像的采集工作。由于IC器件芯片需要正对采集图像的相机，激光测距仪只能安装在与该相机相对固定的空间位置上，作相对位置定位。如何在IC器件正面上方的拍照位置，做到精确断层定位就成为了难题。

1．为完成IC器件的多芯片的精准叠加，以达到IC器件封装的设计要求，会在IC器件上设置多个对位标志点， 该标志点保障了芯片的高精度对位贴片和打线，保证产品叠装工艺的正确完成。对位标志点是基板制作时一次曝光形成的，和各芯片之间有着必然的位置关系， 其相对位置精度非常高， 是检测IC器件各芯片平面位置的基础参考点， 同样可以作断层高度定位的激光测距仪基础水平位。

2． 对位标志点为图像检测的单颗IC器件区域分隔的基准， 也是划分单颗IC器件的高倍率图像采集的区域的基准。

参考附图二：一种IC器件断层图像检测中的同步定位方法中的IC器件示意图。

3．由激光测距仪精准定位相机拍摄焦距，图像采集系统完成拍摄后，移动到第二个断层高度，由激光测距仪精准定位第二次拍摄焦距，启动图像采集系统拍摄第二断层的产品图像，依次完成多高度位的断层图像采集。

4．激光测距仪的高度位运动指令和图像采集系统移动的位置指令配合， 在计算机控制下，伺服电机调整定位高度位置和基础位补偿。CCD工业相机可以捕捉微米级分辨率的图像，补偿产品运动中的实际位置值， 完成图像拍摄的中心对中，激光测距仪保证正确的产品定焦位置，确保图像拍摄所对应的产品， 在空间距离和位置的正确性和唯一性。

发明内容