[发明专利]一种复合式光源结构及光学检测装置

说明书

本发明公开了一种复合式光源结构及光学检测装置，光源结构包括可编程LED阵列、高亮黑白显示模组和分光镜；可编程LED阵列的照明角度范围为20°～80°，用于检测大角度倾斜的镜面特征；高亮黑白显示模组的照明角度范围为0～20°，用于检测小角度倾斜的镜面特征。光学检测装置包括光源结构、光源驱动器、光源控制器、处理器、镜头和相机；处理器将接收到的图像信息进行处理来识别瑕疵类型和关键尺寸；所述光源结构采用前述的复合式光源结构。本发明的光源可以实现任意形式的光强分布，极大的提高检测的灵活性；同时兼容了光度立体、反射式结构光两种测量检测方法，以低成本的光源结构实现了光滑表面待测件的精确3D测量。

技术领域

本发明属于半导体领域，尤其涉及芯片制造过程的检测技术，具体涉及一种复合式光源结构及光学检测装置。

背景技术

随着先进封装技术的发展，有越来越多的芯片采用了倒装工艺，将抛光硅表面作为芯片外表面。然而，现有AOI(Automated Optical Inspection，自动光学检测)技术只能检测漫反射类型的表面，对于光滑表面的检测与3D测量，尚无相关技术，因此由于光源的限制，制约了先进封装芯片的贴装检测效率。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种复合式光源结构及光学检测装置，其能解决前述问题。

设计原理：使用可编程LED阵列与高亮黑白显示模组共同组成AOI光源模块。可编程LED阵列可以实现20°～80°范围的照明角度，可以检测大角度倾斜的镜面特征(如锡膏、倾斜的芯片等)；高亮黑白显示模组经半透半反镜反射至样品，可以覆盖0～20°范围的照明角度，可以实现小角度倾斜特征的测量与检测(水平放置或者轻微倾斜的芯片)。

可编程LED阵列中的任意LED灯珠都具备开关与亮度调节功能，从而可以实现任意形式的光强分布。高亮黑白显示模组同样具备对任意像素进行亮度控制的功能。

设计方案：本发明的目的采用以下技术方案实现。

一种复合式光源结构，所述光源结构包括可编程LED阵列、高亮黑白显示模组和分光镜；所述分光镜倾斜的设置在所述可编程LED阵列顶部光轴线上，所述高亮黑白显示模组竖直的设置在所述分光镜侧边；其中，所述可编程LED阵列的照明角度范围为20°～80°，用于检测大角度倾斜的镜面特征；其中，所述高亮黑白显示模组的照明角度范围为0～20°，用于检测小角度倾斜的镜面特征。

优选的，所述可编程LED阵列的每个LED灯珠均受控的实现独立开关与亮度调节，以实现不同形状与光强分布的显示控制；高亮黑白显示模组的每个像素受控的实现亮度独立调节。

优选的，所述可编程LED阵列显示径向与周向两组正弦条纹，每组条纹包含四个不同的相位，条纹的光强分布分别满足：

其中，I_径表示径向条纹光强分布，I_周表示周向条纹光强分布，I_径0和I_周0分别表示径向与周向条纹光强分布中常数分量的幅值，I_径-period和I_周-period分别代表径向与周向条纹光强分布中周期分量的幅值，r代表径向坐标，period为径向条纹周期，θ代表周向坐标，φ₀为初始相位，i代表投影顺序，δφ_i为每次的附加相位。

优选的，所述高亮黑白显示模组显示水平与竖直两组正弦条纹，每组条纹包含四个不同的相位，条纹的光强分布分别满足：