[發明專利]一種復合式光源結構及光學檢測裝置

在審

• 申請號: 202110191707.5
• 申請日: 2021-02-20
• 公開（公告）號: CN112986284A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 駱聰;谷孝東;曹葵康;蔡雄飛
• 申請（專利權）人: 蘇州天準科技股份有限公司
• 主分類號: G01N21/958
• 分類號: G01N21/958;G01N21/01
• 代理公司: 上海華誠知識產權代理有限公司 31300
• 代理人: 徐穎聰

本發明公開了一種復合式光源結構及光學檢測裝置，光源結構包括可編程LED陣列、高亮黑白顯示模組和分光鏡；可編程LED陣列的照明角度范圍為20°～80°，用于檢測大角度傾斜的鏡面特征；高亮黑白顯示模組的照明角度范圍為0～20°，用于檢測小角度傾斜的鏡面特征。光學檢測裝置包括光源結構、光源驅動器、光源控制器、處理器、鏡頭和相機；處理器將接收到的圖像信息進行處理來識別瑕疵類型和關鍵尺寸；所述光源結構采用前述的復合式光源結構。本發明的光源可以實現任意形式的光強分布，極大的提高檢測的靈活性；同時兼容了光度立體、反射式結構光兩種測量檢測方法，以低成本的光源結構實現了光滑表面待測件的精確3D測量。

技術領域

本發明屬于半導體領域，尤其涉及芯片制造過程的檢測技術，具體涉及一種復合式光源結構及光學檢測裝置。

背景技術

隨著先進封裝技術的發展，有越來越多的芯片采用了倒裝工藝，將拋光硅表面作為芯片外表面。然而，現有AOI(Automated Optical Inspection，自動光學檢測)技術只能檢測漫反射類型的表面，對于光滑表面的檢測與3D測量，尚無相關技術，因此由于光源的限制，制約了先進封裝芯片的貼裝檢測效率。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種復合式光源結構及光學檢測裝置，其能解決前述問題。

設計原理：使用可編程LED陣列與高亮黑白顯示模組共同組成AOI光源模塊。可編程LED陣列可以實現20°～80°范圍的照明角度，可以檢測大角度傾斜的鏡面特征(如錫膏、傾斜的芯片等)；高亮黑白顯示模組經半透半反鏡反射至樣品，可以覆蓋0～20°范圍的照明角度，可以實現小角度傾斜特征的測量與檢測(水平放置或者輕微傾斜的芯片)。

可編程LED陣列中的任意LED燈珠都具備開關與亮度調節功能，從而可以實現任意形式的光強分布。高亮黑白顯示模組同樣具備對任意像素進行亮度控制的功能。

設計方案：本發明的目的采用以下技術方案實現。

一種復合式光源結構，所述光源結構包括可編程LED陣列、高亮黑白顯示模組和分光鏡；所述分光鏡傾斜的設置在所述可編程LED陣列頂部光軸線上，所述高亮黑白顯示模組豎直的設置在所述分光鏡側邊；其中，所述可編程LED陣列的照明角度范圍為20°～80°，用于檢測大角度傾斜的鏡面特征；其中，所述高亮黑白顯示模組的照明角度范圍為0～20°，用于檢測小角度傾斜的鏡面特征。

優選的，所述可編程LED陣列的每個LED燈珠均受控的實現獨立開關與亮度調節，以實現不同形狀與光強分布的顯示控制；高亮黑白顯示模組的每個像素受控的實現亮度獨立調節。

優選的，所述可編程LED陣列顯示徑向與周向兩組正弦條紋，每組條紋包含四個不同的相位，條紋的光強分布分別滿足：

其中，I_徑表示徑向條紋光強分布，I_周表示周向條紋光強分布，I_徑0和I_周0分別表示徑向與周向條紋光強分布中常數分量的幅值，I_徑-period和I_周-period分別代表徑向與周向條紋光強分布中周期分量的幅值，r代表徑向坐標，period為徑向條紋周期，θ代表周向坐標，φ₀為初始相位，i代表投影順序，δφ_i為每次的附加相位。

優選的，所述高亮黑白顯示模組顯示水平與豎直兩組正弦條紋，每組條紋包含四個不同的相位，條紋的光強分布分別滿足：