專利名稱：一種基于投影莫爾原理的bga共面度測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子封裝領(lǐng)域，具體涉及一種電子封裝中的封裝器件共面度測(cè)量系 統(tǒng)，適用于對(duì)BGA(Ball Grid Array，球柵陣列封裝)和CSP (Chip Size Package，芯片尺寸 封裝)等大規(guī)模集成電路封裝體的共面度進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)。
背景技術(shù)：
集成電路(IC)產(chǎn)業(yè)已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵，而IC設(shè)計(jì)、制造和封裝測(cè)試是IC 產(chǎn)業(yè)發(fā)展的三大產(chǎn)業(yè)支柱。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于在線、離線評(píng)測(cè)手段匱乏，很多產(chǎn)品投入市 場(chǎng)之前未能發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中存在的可靠性隱患，甚至只能通過器件的使用過程來檢測(cè)其加工質(zhì) 量與可靠性，嚴(yán)重阻礙了微電子工業(yè)的快速發(fā)展。在各種新型封裝材料、結(jié)構(gòu)和工藝不斷涌 現(xiàn)的今天，IC封裝測(cè)試顯得尤為重要。因?yàn)榉庋b測(cè)試可以實(shí)時(shí)檢測(cè)器件在封裝工藝過程中 的形貌特征，也可以檢測(cè)每一個(gè)封裝器件的質(zhì)量，在大批量生產(chǎn)中迅速發(fā)現(xiàn)有缺陷的產(chǎn)品。 為IC產(chǎn)品的一致性、重復(fù)性、可靠性和耐久性提供了保障。球柵陣列(Ball-Grid-Array)是當(dāng)今最流行的封裝技術(shù)。在BGA封裝的過程中， 由材料熱膨脹系數(shù)(CTE)不匹配等因素而導(dǎo)致的基板翹曲以及BGA焊球自身的不均勻性都 會(huì)導(dǎo)致基板上BGA焊球不共面的情況，會(huì)誘發(fā)電路的短路或斷路，導(dǎo)致非安全的電氣連接， 影響電氣連接性能和產(chǎn)品可靠性，甚至導(dǎo)致器件失效。因此，BGA焊球的共面性檢查是至關(guān) 重要的。當(dāng)今，BGA焊球共面性檢查的三維測(cè)試系統(tǒng)主要是基于激光掃描技術(shù)或者是結(jié)構(gòu) 光投影方法。激光束的物理掃描過程會(huì)導(dǎo)致很低的測(cè)量速度。而且傳統(tǒng)的檢測(cè)方式是通過 機(jī)械運(yùn)動(dòng)移動(dòng)參考柵的位置實(shí)現(xiàn)相移，移動(dòng)速度慢，運(yùn)動(dòng)帶來震動(dòng)、噪聲和重復(fù)相移精度不 好，不能滿足高精度實(shí)時(shí)測(cè)量的要求。同時(shí)，將結(jié)構(gòu)光投影方法用在共面度檢測(cè)上也有兩個(gè) 方面的難點(diǎn)一、待測(cè)芯片的尺寸很小，要求測(cè)量系統(tǒng)有很高的分辨率。二、芯片表面有鏡面 反射，且芯片基底一般是深色材料，光投影到兩種表面上對(duì)比度較差。隨著測(cè)量面積加大， 待測(cè)器件在深度方向測(cè)量范圍加大以及對(duì)測(cè)量精度和效率的要求不斷提高，急需一種穩(wěn)定 可靠的快速測(cè)量方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提出了一種投影莫爾共面度三維測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)將投影莫爾與 LCD相移技術(shù)相結(jié)合，采用一個(gè)非相干冷光源和一個(gè)軟件控制的LCD虛擬光柵垂直投影正 弦條紋圖案到CCD攝像機(jī)視場(chǎng)下的待測(cè)物表面或參考平面，冷光源垂直投影到參考平面， 解決了鏡面反射的影響以及光柵無法調(diào)節(jié)的問題，保證整個(gè)光場(chǎng)投影強(qiáng)度的均勻性，并且 提供更多的莫爾條紋信息，提高了測(cè)量精度。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案為一種基于投影莫爾原理的共面度測(cè)量系統(tǒng)，包括冷光源，準(zhǔn)直透鏡，CXD攝像機(jī)， LCD面板，投影透鏡，光學(xué)平臺(tái)，高精度移動(dòng)臺(tái)和計(jì)算機(jī)，其中，所述準(zhǔn)直透鏡、LCD面板、投影透鏡以及高精度移動(dòng)臺(tái)沿軸向依次被夾持固定在光學(xué)平臺(tái)上，所述LCD面板與所述計(jì)算 機(jī)相連，該LCD面板上顯示通過所述計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的條紋圖案，所述冷光源發(fā)出的光經(jīng)所述 準(zhǔn)直透鏡后照射到所述LCD面板上，將顯示在所述LCD面板上的條紋圖案投影到被裝載在 高精度移動(dòng)臺(tái)上的參考平面或者待測(cè)物表面上，所述CCD攝像機(jī)為兩個(gè)，對(duì)稱設(shè)置于LCD面 板兩側(cè)，用于捕捉投影在高精度移動(dòng)臺(tái)上的參考平面或待測(cè)物表面上的條紋圖案強(qiáng)度；綜合捕獲的所述待測(cè)物表面條紋圖案強(qiáng)度和所述參考平面的條紋圖案強(qiáng)度，通過 計(jì)算即可得出待測(cè)物表面的高度值。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述得出待測(cè)物表面的高度值h(x，y)的具體過程為 通過上述捕獲的參考平面和待測(cè)物表面上的條紋圖案強(qiáng)度，分別獲得參考平面和待測(cè)物表 面上的相位值Φ (χ, y)，并進(jìn)一步計(jì)算出參考平面和待測(cè)物表面上每個(gè)坐標(biāo)值對(duì)應(yīng)的相位 差Δ φ (χ，y)，即可得到待測(cè)物表面的高度值h (x, y)。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述相位值Φ (χ, y)通過四步相移方法獲得，即將所 述正弦條紋圖案實(shí)施四步數(shù)字相移，相位分別為0，π/2，π和3π/2，再通過以下公式計(jì)算 出參考平面或者待測(cè)物表面上的相位值Φ (χ, y)
權(quán)利要求
1.一種基于投影莫爾原理的共面度測(cè)量系統(tǒng)，包括冷光源(1)，準(zhǔn)直透鏡(3)，CCD攝 像機(jī)(2，4)，LCD面板(5)，投影透鏡(6)，光學(xué)平臺(tái)(7)，高精度移動(dòng)臺(tái)(8)和計(jì)算機(jī)(9)，其 中，所述準(zhǔn)直透鏡C3)、LCD面板(5)、投影透鏡(6)以及高精度移動(dòng)臺(tái)(8)沿軸向依次被夾 持固定在光學(xué)平臺(tái)(7)上，所述IXD面板(5)與所述計(jì)算機(jī)(9)相連，該IXD面板(5)上顯 示通過所述計(jì)算機(jī)(9)產(chǎn)生的條紋圖案，所述冷光源(1)發(fā)出的光經(jīng)所述準(zhǔn)直透鏡(3)后 照射到所述LCD面板( 上，將顯示在所述LCD面板( 上的條紋圖案投影到被裝載在高 精度移動(dòng)臺(tái)(8)上的參考平面或者待測(cè)物表面上，所述CCD攝像機(jī)(2，4)為兩個(gè)，對(duì)稱設(shè)置 于LCD面板( 兩側(cè)，用于捕捉投影在高精度移動(dòng)臺(tái)(8)上的參考平面或待測(cè)物表面上的 條紋圖案強(qiáng)度；綜合捕獲的所述待測(cè)物表面條紋圖案強(qiáng)度和所述參考平面的條紋圖案強(qiáng)度，即可得出 待測(cè)物表面的高度值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共面度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述得出待測(cè)物表面的高度 值h(x，y)的具體過程為通過上述捕獲的參考平面和待測(cè)物表面上的條紋圖案強(qiáng)度，分別 獲得參考平面和待測(cè)物表面上的相位值Φ (x, y)，并進(jìn)一步得出參考平面和待測(cè)物表面上 每個(gè)坐標(biāo)值對(duì)應(yīng)的相位差Δ φ &，》，即可得到待測(cè)物表面的高度值110^7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的共面度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述相位值Φ(χ, y)通過 四步相移方法獲得，即將所述正弦條紋圖案實(shí)施四步數(shù)字相移，相位分別為0，
4.如權(quán)利要求1-3之一所述的共面度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述的條紋圖案為可調(diào) 節(jié)的正弦條紋圖案。
5.如權(quán)利要求1-4之一所述的共面度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述的待測(cè)物為BGA焊球。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于投影莫爾原理的共面度測(cè)量系統(tǒng)，包括冷光源(1)，準(zhǔn)直透鏡(3)，CCD攝像機(jī)(2，4)，LCD面板(5)，投影透鏡(6)，光學(xué)平臺(tái)(7)，高精度移動(dòng)臺(tái)(8)和計(jì)算機(jī)(9)。所述LCD面板(5)上顯示通過所述計(jì)算機(jī)(9)產(chǎn)生的條紋圖案，所述冷光源(1)發(fā)出的光經(jīng)所述準(zhǔn)直透鏡(3)后照射到所述LCD面板(5)上，將顯示在所述LCD面板(5)上的條紋圖案投影到被裝載在高精度移動(dòng)臺(tái)(8)上的參考平面或者待測(cè)物表面上，所述CCD攝像機(jī)為兩個(gè)，對(duì)稱設(shè)置于LCD面板(5)兩側(cè)。本發(fā)明的測(cè)量面積和測(cè)量精度都得到很大提高，能夠滿足當(dāng)今封裝測(cè)試中所需要的大面積、高精度實(shí)時(shí)快速測(cè)量的要求。
文檔編號(hào)G01B11/02GK102052907SQ20101054887
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者劉勝, 宋劭, 張偉, 張鴻海, 朱福龍, 王志勇 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)