[发明专利]用于生成物体的3D合成图像并基于该3D合成图像确定物体特性的方法和系统

说明书

一种3D物体检测方法包括：当(a)物体顶部表面自由地放置在物体安置表面上，或者(b)物体顶部表面不被强制压缩靠向不同于抽吸尖端的参考结构时，捕获物体底部表面3D轮廓图像；当(c)物体底部表面自由地放置在物体安置表面上，或(d)物体底部表面不被强制压缩靠向参考结构时，捕获物体顶部表面3D轮廓；捕获物体的多个侧壁图像；基于或使用底面3D轮廓图像数据集、顶面3D轮廓图像数据集和侧壁图像数据集，生成对应于3D数字重建或物体估计的3D合成图像；从3D合成图像确定整体物体和/或物体主体轮廓值和/或厚度值的集合或阵列。

技术领域

本发明公开的各方面涉及物体自动化或计算机化的三维(3D,threedimensional)光学检测。尤其，本公开的各方面涉及物体的自动化、自动的或基于计算机的光学检测，包括物体曲率图像顶部表面及底部表面的生成、推导或计算及存储；捕获和存储多个物体侧壁图像；通过数字化暂存或对准及均一化、整合或结合/连接表面图像的顶部表面曲率、曲率图像的底部表面及侧壁图像，从而生成、合成或推导和存储物体的3D合成图像；以及使用所生成的3D合成图像进行一个或多个物体的检测、特征化或评估过程的后续操作。

背景技术

电子装置制造商试图将尽可能多的集成电路器件装配或内置到由其制造的较大设备的有限空间中，例如，因为市场偏好及需求而随着时间推移逐渐变薄和更紧凑的移动设备，如移动电话。目前，移动设备制造商基于生产功能更强大但更小、更纤薄及更紧凑的设备而竞争。因此，通常将多个集成电路器件、芯片或晶粒嵌入或堆栈成为单一的半导体组件封装，从而形成可被定义为所谓的封装复合装置。有很大可能性是封装复合装置在本身的制造过程中可能变得翘曲、变形或过厚。这影响了制造商在将封装的复合装置安装到细长移动装置的部分之中或之上之前精确地判断封装的复合装置是否满足尺寸和可靠性要求的能力。此外，所检测的封装复合装置的翘曲或变形程度及轮廓可以显示在制造过程中的问题，例如装置嵌入或堆栈中的错误。若封装太厚，则可能表明堆栈在该封装中的多个器件可能没有正确地堆栈，或者可能表示在该制造过程中接合或安装不良。

在过去，结合封装复合装置的光学检测，制造商依赖整体封装厚度(TPT)作为封装复合装置厚度或高度的参数或度量，其测量值包括底层球栅阵列或封装垫高度。仅此参数已经不足以准确确定封装是否适合和/或可能在移动设备中可靠运行，因为封装复合装置可能因制造过程不一致和/或错误而在尺寸上发生变化，从而导致可接受或良好装置的错误拒绝，以及当依靠TPT作为表征封装复合装置高度的唯一度量时，接受或通过有缺陷的或可能不可靠的装置。

关于光学检测，封装的翘曲以及封装在检测过程中如何就位或保持就位可能导致更大的封装高度读值，该读值可能造成该封装受到拒绝，即使该封装实际上可以安装在移动设备之中或之上，因为该封装成型混合物的轻微弹性性质允许封装和包括在其中的装置的某些压缩及平坦化，而不影响整个封装的电性或结构的完整性。

诸如封装复合装置之类的封装装置的常规光学检测要求封装装置在检测期间通过吸嘴抽吸或真空保持在平面参考表面上。这导致封装相对于参考表面的压缩。由于压缩靠向参考表面的平面，而使得封装的最终变形在检测期间可以增加封装翘曲(从而人为地增加实际的TPT)或者减少封装翘曲(从而人为地减少实际的TPT)，导致错误的TPT测量或读数。必须注意的是，当通过对参考安置表面的真空或吸力而固定靠向参考平面或向下固定在检测区域处时，如果3D扫描是在封装顶部和/或底部表面上执行，则捕获的3D轮廓封装的顶部和/或底部表面将不提供封装的正确或必需的表面拓扑。

有必要为制造商找到一种方法来确定封装复合装置是否满足其安装和可靠地用于纤薄移动设备的尺寸要求，而没有上述问题、限制和不一致。

发明内容