[發明專利]多節MEMS探針用多參數檢測光機電算控一體化方法

有效

• 申請號: 202110049614.9
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112904176B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 于海超
• 申請（專利權）人: 強一半導體（蘇州）有限公司
• 主分類號: G01R31/28
• 分類號: G01R31/28;G01R1/073
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.多節MEMS探針用多參數檢測光機電算控一體化方法，在多節MEMS探針用多參數檢測光機電算控一體化裝置上實現；

其特征在于，

所述多節MEMS探針包括上部探針(1-4-1)、中部探針(1-4-2)和下部探針(1-4-3)，所述上部探針(1-4-1)的底部設置有孔，所述下部探針(1-4-3)的頂部設置有孔，中部探針(1-4-2)分別插入上部探針(1-4-1)的孔和下部探針(1-4-3)的孔中，形成兩套孔軸配合結構；

上部探針(1-4-1)和下部探針(1-4-3)在100攝氏度到200攝氏度之間，具有熱脹冷縮特性；中部探針(1-4-2)在100攝氏度到200攝氏度之間，具有熱縮冷脹特性；

在100攝氏度以下，中部探針(1-4-2)與上部探針(1-4-1)和下部探針(1-4-3)之間為過渡配合；在100攝氏度向200攝氏度變化時，中部探針(1-4-2)與上部探針(1-4-1)和下部探針(1-4-3)之間由過渡配合轉為間隙配合；

所述多節MEMS探針用多參數檢測光機電算控一體化裝置包括：激光器(4-1)、第一針孔(4-2)、棱鏡(4-3)、成像物鏡(4-4)、被測件(4-5)、第二針孔(4-6)、圖像傳感器(4-7)、載物臺(4-8)和平移臺(4-9)；

所述激光器(4-1)發出的激光束經過第一針孔(4-2)形成點光源，所述點光源透射的光束先后經過棱鏡(4-3)和成像物鏡(4-4)后，匯聚到被測件(4-5)上表面，經過被測件(4-5)反射，再先后經過成像物鏡(4-4)和棱鏡(4-3)后，反射到第二針孔(4-6)，從第二針孔(4-6)透射的光束，由圖像傳感器(4-7)接收，并將圖像數據傳遞給計算機處理；

所述激光器(4-1)、第一針孔(4-2)、棱鏡(4-3)、成像物鏡(4-4)、第二針孔(4-6)和圖像傳感器(4-7)由平移臺(4-9)承載，能夠在水平面內移動，實現對被測件(4-5)上表面的掃描；

所述載物臺(4-8)包括固定臺(4-8-1)和裝載臺(4-8-2)，所述固定臺(4-8-1)和裝載臺(4-8-2)之間通過轉軸(4-8-3)連接；

所述固定臺(4-8-1)包括下部承載臺(4-8-1-1)和上部參考臺(4-8-1-2)，所述下部承載臺(4-8-1-1)一個側面要寬于上部參考臺(4-8-1-2)，在上部參考臺(4-8-1-2)的左側面，上部參考臺(4-8-1-2)通過轉軸(4-8-3)與裝載臺(4-8-2)連接，所述上部參考臺(4-8-1-2)與裝載臺(4-8-2)厚度相同，在上部參考臺(4-8-1-2)與裝載臺(4-8-2)折疊后，裝載臺(4-8-2)的上表面與上部參考臺(4-8-1-2)重合，在上部參考臺(4-8-1-2)與裝載臺(4-8-2)打開后，裝載臺(4-8-2)的下表面由下部承載臺(4-8-1-1)依托，裝載臺(4-8-2)的上表面與上部參考臺(4-8-1-2)位于同一水平面；

所述裝載臺(4-8-2)為框狀結構，裝載臺(4-8-2)的側面設置有擠壓結構(4-8-4)，裝載臺(4-8-2)相對上部參考臺(4-8-1-2)的另一側，設置有豎直調整支架(4-8-5)，所述豎直調整支架(4-8-5)的端部設置有升降板(4-8-6)，所述升降板(4-8-6)能夠沿豎直調整支架(4-8-5)上下調整；被測件(4-5)的待測面與裝載臺(4-8-2)上表面位于同一水平面，被測件(4-5)的另一端面接觸升降板(4-8-6)，并與升降板(4-8-6)表面涂覆的粘性材料粘貼；

所述被測件(4-5)的待測面反光鍍膜，裝載臺(4-8-2)的上表面吸光鍍膜；

所述多節MEMS探針用多參數檢測光機電控一體化方法包括以下步驟：

步驟a、打開上部參考臺(4-8-1-2)與裝載臺(4-8-2)：

將上部參考臺(4-8-1-2)與裝載臺(4-8-2)打開，此時，裝載臺(4-8-2)的下表面由下部承載臺(4-8-1-1)依托，裝載臺(4-8-2)的上表面與上部參考臺(4-8-1-2)位于同一水平面；

步驟b、調整載物臺(4-8)：

使被測件(4-5)中心位于激光束的掃描線上；

步驟c、掃描被測件(4-5)：

點亮激光器(4-1)，勻速移動平移臺(4-9)，圖像傳感器(4-7)獲得一系列不同灰度的光斑圖像f₁(x,y),f₂(x,y),...,f_n(x,y)，其中，(x,y)表示像素坐標；

步驟d、建立數組：

將每一幅光斑圖像和獲得所述光斑圖像的時間組合成數組，如下：

[f₁(x,y),t₁],[f₂(x,y),t₂],...,[f_n(x,y),t_n]

步驟e、圖像處理：

將圖像傳感器獲得的每一幅圖像進行灰度值累加，得到累加圖像，如下：

并按照時間先后順序排列，得到一組灰度矩陣，如下：

步驟f、判斷被測件(4-5)的類型：

如果灰度向量f₁',f₂',...,f_n'具有兩個矩形波，則被測件(4-5)為上部探針(1-4-1)或下部探針(1-4-3)，如果灰度向量f₁',f₂',...,f_n'具有一個矩形波，則被測件(4-5)為中部探針(1-4-2)；

步驟g、提取時間關鍵參數：

如果被測件(4-5)為上部探針(1-4-1)或下部探針(1-4-3)，提取左側矩形波下降沿所對應的累加圖像f_i'及其對應時間t_i和右側矩形波上升沿所對應的累加圖像f_j'及其對應時間t_j，并記錄兩幅所述 累加圖像的時間間隔|t_j-t_i|；

如果被測件(4-5)為中部探針(1-4-2)，提取矩形波上升沿所對應的累加圖像f_i'及其對應時間t_i和下降沿所對應的累加圖像f_j'及其對應時間t_j，并記錄所述兩幅累加圖像的時間間隔|t_j-t_i|；

步驟h、計算尺寸關鍵參數：

根據步驟g提取的時間關鍵參數t_i和t_j、成像物鏡(4-4)的物距l₁、像距l₂和平移臺(4-9)的移動速度v，得到尺寸關鍵參數d為：

所述尺寸關鍵參數d為中部探針(1-4-2)的直徑或上部探針(1-4-1)孔的內環直徑或下部探針(1-4-3)孔的內環直徑。