專利名稱：基于光熱成像的微電子封裝工藝質(zhì)量檢測裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微電子封裝領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于光熱成像的微電子封裝工藝質(zhì)量檢測裝置及方法。
背景技術(shù)：
三維微電子封裝技術(shù)，即立體電子封裝技術(shù)，是在二維平面電子封裝的基礎(chǔ)上進一步向空間發(fā)展的更高密度電子封裝，該技術(shù)可以使相應(yīng)的電子系統(tǒng)功能更多、性能更好、可靠性更高，同時成本更低。其中，硅通孔技術(shù)作為三維集成電路中堆疊芯片實現(xiàn)互連的一種新技術(shù)解決方案，具有如下顯著優(yōu)點芯片在三維方向的堆疊密度最大、芯片間互連線最短、外形尺寸最小，可以有效地實現(xiàn)三維芯片層疊，制造出結(jié)構(gòu)更復(fù)雜、性能更強大、更具成本效率的芯片，成為了目前電子封裝技術(shù)中最引人注目的一種技術(shù)。 但是，受限于特征尺寸、微孔深寬比等方面的制約，在眾多的硅通孔技術(shù)路線中尚存在諸多有待解決的工藝問題。尤其在工藝流程的多個階段進行半成品、成品工藝質(zhì)量檢測，對于提高產(chǎn)品的成品率、識別廢品并減少后續(xù)無用操作、降低生產(chǎn)成本等方面至關(guān)重要。類似的問題同樣存在于二維倒裝芯片封裝、晶圓級封裝以及基于嵌入主動元件和被動元件的系統(tǒng)級封裝。例如，在晶圓上進行隆起銅柱焊盤操作之前需要制作上千的盲孔，這些盲孔的尺寸、深度、孔內(nèi)殘渣都需要測量或檢測，以保證后續(xù)工藝的順利進行。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種可以對基于光熱成像的微電子封裝工藝質(zhì)量進行檢測評估的檢測裝置。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于光熱成像的圖像獲取裝置，包括支架橫梁、平動電機、成像探頭、光發(fā)射器；平動電機固定于橫梁的下側(cè)面，成像探頭垂直固定于平動電機中的移動塊；光發(fā)射器通過可調(diào)連接件連接至所述移動塊，通過調(diào)節(jié)可調(diào)連接件使其發(fā)射的光經(jīng)試樣反射后進入成像探頭；所述平動電機中的移動塊用于拖動光發(fā)射器和成像探頭在試樣的正上方做徑向運動；所述光發(fā)射器用于發(fā)射光至試樣的上表面；所述成像探頭用于對試樣上表面的反射光進行成像。本發(fā)明還提供了一種基于光熱成像的圖像獲取裝置，包括支架橫梁、平動電機、成像探頭、半透半反棱鏡、光發(fā)射器；平動電機固定于橫梁的下側(cè)面，成像探頭垂直固定于平動電機中的移動塊；半透半反棱鏡位于成像探頭的前端；所述光發(fā)射器與所述半透半反棱鏡位于同一平面；所述平動電機中的移動塊用于拖動成像探頭在試樣的正上方做徑向運動；所述光發(fā)射器用于給所述半透半反棱鏡提供光源；所述半透半反棱鏡用于使得經(jīng)所述半透半反棱鏡的光垂直入射至試樣的上表面；所述成像探頭用于對試樣上表面的反射光進行成像。更進一步地，所述成像探頭包括通過螺栓連接的成像傳感器和成像鏡頭，所述成像鏡頭根據(jù)不同的試樣配置；所述成像傳感器用于獲取光圖像或熱圖像。
更進一步地，所述圖像獲取裝置還包括位于所述光發(fā)射器的前端，用于對所述光發(fā)射器發(fā)射的光進行濾波和校準(zhǔn)的光學(xué)元件。更進一步地，所述光發(fā)射器為激光發(fā)射器或紅外光發(fā)射器。本發(fā)明還提供了一種基于光熱成像的微電子封裝工藝質(zhì)量的檢測裝置，包括圖像獲取裝置、工作臺、控制裝置及數(shù)據(jù)處理裝置；所述圖像獲取裝置為上述的圖像獲取裝置，用于通過成像探頭對試樣上表面掃描并獲取光圖像和熱圖像數(shù)據(jù)；工作臺，用于放置試樣；控制裝置，用于控制所述試樣做勻速旋轉(zhuǎn)運動；數(shù)據(jù)處理裝置，用于對所述圖像獲取裝置獲取的光圖像和熱圖像數(shù)據(jù)進行處理后獲得相關(guān)系數(shù)和均方差統(tǒng)計系數(shù)，并將所述相關(guān)系數(shù)和均方差統(tǒng)計系數(shù)與預(yù)設(shè)的閾值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果獲得工藝質(zhì)量評估。更進一步地，所述檢測裝置還包括位于所述試樣的下端，用于對試樣的下表面進行加熱的射頻熱輻射加熱部件。本發(fā)明還提供了一種基于光熱成像的微電子封裝工藝質(zhì)量檢測方法，包括下述步 驟SI :通過成像探頭對試樣上表面掃描獲取光圖像和熱圖像數(shù)據(jù)；S2 :根據(jù)系統(tǒng)誤差相對應(yīng)的光圖像或熱圖像像素數(shù)量確定中心區(qū)域的大小；將第一個圖像的中心區(qū)域在第二個圖像內(nèi)進行相關(guān)搜索計算相關(guān)系數(shù)，相關(guān)系數(shù)為最大值時所對應(yīng)的兩張圖像的重疊部分即為圖像子區(qū)；所述第一個圖像為待測試樣的光圖像或熱圖像，所述第二個圖像為標(biāo)準(zhǔn)試樣或待測試樣的同類位置光圖像或熱圖像；S3:根據(jù)圖像子區(qū)計算相關(guān)系數(shù)和均方差統(tǒng)計系數(shù)，相關(guān)系數(shù)反映了待測試樣與標(biāo)準(zhǔn)試樣同類位置的相似性；均方差統(tǒng)計系數(shù)反映了待測試樣的不同位置工藝的穩(wěn)定性；S4:將所述相關(guān)系數(shù)和均方差統(tǒng)計系數(shù)與預(yù)設(shè)的閾值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果獲得工藝質(zhì)量評估。更進一步，在步驟S2和S3中，相關(guān)系數(shù)是根據(jù)下述公式計算；

權(quán)利要求
1.一種基于光熱成像的圖像獲取裝置，其特征在于，包括支架橫梁、平動電機、成像探頭、光發(fā)射器； 平動電機固定于橫梁的下側(cè)面，成像探頭垂直固定于平動電機中的移動塊；光發(fā)射器通過可調(diào)連接件連接至所述移動塊，通過調(diào)節(jié)可調(diào)連接件使其發(fā)射的光經(jīng)試樣反射后進入成像探頭； 所述平動電機中的移動塊用于拖動光發(fā)射器和成像探頭在試樣的正上方做徑向運動； 所述光發(fā)射器用于發(fā)射光至試樣的上表面； 所述成像探頭用于對試樣上表面的反射光進行成像。
2.一種基于光熱成像的圖像獲取裝置，其特征在于，包括支架橫梁、平動電機、成像探頭、半透半反棱鏡、光發(fā)射器； 平動電機固定于橫梁的下側(cè)面，成像探頭垂直固定于平動電機中的移動塊；半透半反棱鏡位于成像探頭的前端；所述光發(fā)射器與所述半透半反棱鏡位于同一平面； 所述平動電機中的移動塊用于拖動成像探頭在試樣的正上方做徑向運動； 所述光發(fā)射器用于給所述半透半反棱鏡提供光源； 所述半透半反棱鏡用于使得經(jīng)所述半透半反棱鏡的光垂直入射至試樣的上表面； 所述成像探頭用于對試樣上表面的反射光進行成像。
3.如權(quán)利要求I或2所述的圖像獲取裝置，其特征在于，所述成像探頭包括通過螺栓連接的成像傳感器和成像鏡頭，所述成像鏡頭根據(jù)不同的試樣配置；所述成像傳感器用于獲取光圖像或熱圖像。
4.如權(quán)利要求I或2所述的圖像獲取裝置，其特征在于，所述圖像獲取裝置還包括位于所述光發(fā)射器的前端，用于對所述光發(fā)射器發(fā)射的光進行濾波和校準(zhǔn)的光學(xué)元件。
5.如權(quán)利要求I或2所述的圖像獲取裝置，其特征在于，所述光發(fā)射器為激光發(fā)射器或紅外光發(fā)射器。
6.一種包括權(quán)利要求I或2所述的圖像獲取裝置的基于光熱成像的微電子封裝工藝質(zhì)量的檢測裝置，還包括工作臺、控制裝置及數(shù)據(jù)處理裝置； 工作臺，用于放置試樣； 控制裝置，用于控制所述試樣做勻速旋轉(zhuǎn)運動； 圖像獲取裝置，用于通過成像探頭對試樣上表面掃描并獲取光圖像和熱圖像數(shù)據(jù)； 數(shù)據(jù)處理裝置，用于對所述圖像獲取裝置獲取的光圖像和熱圖像數(shù)據(jù)進行處理后獲得相關(guān)系數(shù)和均方差統(tǒng)計系數(shù)，并將所述相關(guān)系數(shù)和均方差統(tǒng)計系數(shù)與預(yù)設(shè)的閾值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果獲得工藝質(zhì)量評估。
7.如權(quán)利要求6所述的檢測裝置，其特征在于，所述檢測裝置還包括位于所述試樣的下端，用于對試樣的下表面進行加熱的射頻熱輻射加熱部件。
8.一種基于光熱成像的微電子封裝工藝質(zhì)量檢測方法，其特征在于，包括下述步驟 51:通過成像探頭對試樣上表面掃描獲取光圖像和熱圖像數(shù)據(jù)； 52:根據(jù)系統(tǒng)誤差相對應(yīng)的光圖像或熱圖像像素數(shù)量確定中心區(qū)域的大小；將第一個圖像的中心區(qū)域在第二個圖像內(nèi)進行相關(guān)搜索計算相關(guān)系數(shù)，相關(guān)系數(shù)為最大值時所對應(yīng)的兩張圖像的重疊部分即為圖像子區(qū)；所述第一個圖像為待測試樣的光圖像或熱圖像，所述第二個圖像為標(biāo)準(zhǔn)試樣或待測試樣的同類位置光圖像或熱圖像； S3:根據(jù)圖像子區(qū)計算相關(guān)系數(shù)和均方差統(tǒng)計系數(shù)； S4:將所述相關(guān)系數(shù)和均方差統(tǒng)計系數(shù)與預(yù)設(shè)的閾值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果獲得工藝質(zhì)量評估。
9.如權(quán)利要求8所述的檢測方法，其特征在于，在步驟S2和S3中，相關(guān)系數(shù)是根據(jù)下述公式計算；
10.如權(quán)利要求8所述的檢測方法，其特征在于，在步驟S4中，閾值的大小是根據(jù)系統(tǒng)標(biāo)定和工藝要求高低來設(shè)定的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于光熱成像的微電子封裝工藝質(zhì)量檢測裝置，包括圖像獲取裝置、工作臺、控制裝置及數(shù)據(jù)處理裝置；其中圖像獲取裝置包括支架橫梁、平動電機、成像探頭、光發(fā)射器；平動電機固定于橫梁的下側(cè)面，成像探頭垂直固定于平動電機中的移動塊；光發(fā)射器通過可調(diào)連接件連接至所述移動塊，通過調(diào)節(jié)可調(diào)連接件使其發(fā)射的光經(jīng)試樣反射后進入成像探頭；數(shù)據(jù)處理裝置用于對所述圖像獲取裝置獲取的光圖像和熱圖像數(shù)據(jù)進行處理后獲得相關(guān)系數(shù)和均方差統(tǒng)計系數(shù)，并將所述相關(guān)系數(shù)和均方差統(tǒng)計系數(shù)與預(yù)設(shè)的閾值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果獲得工藝質(zhì)量評估。本發(fā)明可以實現(xiàn)殘渣顆粒和空洞識別、材質(zhì)識別及微孔深度測量，檢測評估更可靠。
文檔編號G01B11/00GK102901445SQ201210366219
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月28日
發(fā)明者劉勝, 戴宜全, 甘志銀, 王小平 申請人:華中科技大學(xué), 武漢飛恩微電子有限公司