Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Lichtleiter nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs. Es ist schon bekannt, Lichtleiter für die Beleuchtung eines Objektes zu verwenden, wenn eine direkte Anordnung einer Beleuchtungseinrichtung aus Platzgründen nicht möglich ist. Bei Betrachtung eines Objektes durch ein Mikroskop werden beispielsweise Lichtleiter verwendet, mit denen das Licht einer Lichtquelle auf die Oberfläche des Objektes gelenkt wird, da in der Regel der Abstand zwischen dem Objekt und dem Objektiv des Mikroskopes relativ klein ist. Bei Mikroskopbetrachtung ergibt sich noch das weitere Problem, dass nur die dem Objektiv zugewandte Oberfläche optisch abgetastet werden kann. Will man auch die Seitenflächen des Objektes betrachten, dann muss das Objekt entsprechend zum Objektiv gedreht werden.
Insbesondere tritt in der Halbleiterfertigung bei der Chipmontage das Problem auf, dass auch die Schnittkanten eines Chips oder auch Löt- oder Klebverbindungen zu einem Trägersubstrat optisch überprüft werden müssen. Ein Drehen der einzelnen Chipkanten ist nicht nur sehr zeitaufwendig, sondern auch wegen der relativ kleinen Abmessungen eines Chips recht schwierig und kann leicht zu unerwünschten Beschädigungen führen. Eine derar tige Sichtkontrolle beispielsweise in der Qualitätskontrolle ist daher nicht nur sehr aufwendig, sondern auch sehr unzuverlässig, da der Prüfer nicht alle Fehler erkennen kann.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemässe Lichtleiter mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass das Objekt, das sich innerhalb oder unterhalb der \ffnung des Lichtleiters befindet, auch von allen Seiten beleuchtet werden kann. Besonders vorteilhaft ist, dass durch die als Umlenkspiegel ausgebildeten Wandungen das an den Seiten des Objekts reflektierte Licht von der \ffnung des Lichtleiters so weggeleitet wird, dass es beispielsweise in das Objektiv eines darüber befindlichen Mikroskopes fällt. Durch diese vorteilhafte Anordnung kann nicht nur die dem Mikroskop zugewandte Oberseite des Objektes, sondern auch deren Seitenflächen gleichzeitig betrachtet werden, ohne dass das Objekt in irgendeiner Weise gedreht oder gekippt werden muss. Dadurch kann das Objekt gründlicher untersucht werden und wird durch das Handling nicht beschädigt.
Durch die gleichzeitige Darstellung aller kritischen Seiten ist eine erhebliche Beschleunigung der optischen Prüfung gegeben.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen angeführten Massnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Lichtleiters möglich. Besonders vorteilhaft ist, dass der Neigungswinkel der Wandungen unter Berücksichtigung des Brechnungsindexes des verwendeten Lichtleitermaterials gewählt wird. Der Neigungswinkel kann dadurch so gewählt werden, dass einerseits eine möglichst vollständige Umlenkung des von den Seitenflächen des Objektes reflektierten Lichtes erfolgt. Dadurch kann die Lichtausbeute optimiert und andererseits eine Totalreflexion an einer Lichtaustrittsfläche vermieden werden.
In der Praxis hat sich als günstig erwiesen, den Neigungswinkel der Wandungen bezüglich der Horizontalen mit ca. 450 zu wählen, da dann das von den Seitenflächen etwa horizontal reflektierte Licht vertikal nach oben abgelenkt werden kann und somit direkt in das Objektiv eines Mikroskopes fällt.
Durch eine ausreichende Höhe der wirksamen Lichtaustrittsfläche einer Wandung wird erreicht, dass die ganze Seitenfläche des Objektes ausgeleuchtet wird und somit ein vollständiges Bild ohne Nachjustage erhältlich ist.
Um die Ausleuchtung der Seitenflächen des Objekts zu verstärken, ist am äusseren Rand des Lichtleiters wenigstens ein Reflektor angeordnet. Oberhalb dieses wenigstens einen Reflektors kann ein weiterer Reflektor angeordnet werden, der auf die Oberseite des Objektes gerichtet ist, sodass auch diese voll ausgeleuchtet wird und gleichzeitig mit den Seitenflächen durch ein Mikroskop beobachtet werden kann.
Günstig ist weiter, den Lichtleiter mit einer Lichtquelle auszustatten, deren Helligkeit regelbar ist.Dadurch kann im Mikroskop die Helligkeit so gesteuert werden, dass ein möglichst kontrastreiches Bild erscheint.
In Verbindung des Lichtleiters mit einem Mikroskop oder einem Kamerasystem kann vorteilhaft sowohl die Oberfläche als auch die Seitenflächen des Objektes gleichzeitig überprüft werden. Beispielsweise sind bei der optischen Überprüfung von Halbleiterchips, die auf einem Trägersubstrat, einem leadframe, geklebt oder gelötet sind, ohne Drehen oder Kippen deren Schnittflächen überprüfbar.
Wird als optisches Inspektionssystem eine Kamera mit automatischer Bilderkennung verwendet, dann kann durch Bildver gleich zwischen einer gespeicherten Vorgabe und dem Istbild die Sichtprüfung automatisiert werden. Fehlerhafte Chips können mit einer entsprechenden Markiereinrichtung gekennzeichnet und aussortiert werden.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Anordnung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit einem optischen Inspektionssystem,
Fig. 2 zeigt das Ausführungsbeispiel in Draufsicht und
Fig. 3 zeigt ein Schnittbild des Ausführungsbeispiels.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Fig. 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Lichtleiters 6 im Schnitt. Der Lichtleiter 6 ist etwa trichterförmig ausgebildet und hat in der Mitte eine \ffnung, in die das zu beleuchtende Objekt 1 gelegt ist. Das Objekt 1 kann beispielsweise ein Halbleiterchip sein, der auf einem Träger 19 angeordnet ist. Beispielsweise können bei der Halbleiterfertigung ein oder mehrere Halbleiterchips 1 auf einem als Träger augebildeten leadframe angeordnet sein, deren Qualität nacheinander optisch zu überprüfen ist.
Der Lichtleiter 6 hat vorzugsweise vier rechtwinklig zueinander angeordnete Wandungen 5, die im unteren Teil des Lichtleiters 6 als schräge Flächen ausgebildet sind und das von den senkrechten Wänden des Halbleiterchips reflektierte Licht nach oben umlenken. Des weiteren sind am äusseren Rand des Lichtleiters 6 im unteren Bereich Reflektoren 4 vorgesehen, die das Licht des Lichtleiters in Richtung auf die \ffnung 11 verstärkt umlenken. An einer oder mehreren geeigneten Stellen sind am Rand des Lichtleiters 6 \ffnungen für Lichtquellen 12 vorgesehen, deren Licht über den Lichtleiter auf die \ffnung 11 gelenkt wird.
Die Lichtquellen sind mit einem regelbaren Netzteil 18 verbunden, sodass auch die Helligkeit des Lichtleiters 6 einstellbar ist. Über dem Lichtleiter 6 ist ein optisches Inspektionssystem 7 derart angeordnet, dass die von den Wandungen 5 umgelenkte Strahlung in dessen Linsensystem fällt. Das optische Inspektionssystem 7 kann ein Mikroskop sein, mit dem die Oberfläche und die Seiten des Objekts 1 überprüft werden. Es kann des weiteren mit einer Kamera 16 verbunden sein, die die erfassten Flächen des Objekts festhält.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, die Kamera mit einem Bilderkennungssystem 17 zu verbinden, in dem Muster für gute und/oder fehlerhafte Objekte 1 gespeichert sind. Durch Bildvergleich zwischen gespeicherten und aktuellen Aufnahmen der Kamera 16 kann eine automatische Bewertung und Auswertung für das Objekt durchgeführt werden. Wird ein fehlerhaftes Objekt 1 entdeckt, kann dieses an geeigneter Stelle beispielsweise mit einem Farbpunkt markiert werden.
Der Lichtleiter 6 mit seiner \ffnung 11 ist so ausgebildet, dass das Objekt 1 weder bei der Justage noch bei der Betrachtung beschädigt werden kann. Insbesondere ist bei einem beweglich angeordneten Lichtleiter 6 dieser so ausgebildet, dass er auch keine Schäden beispielsweise an Nachbarobjekten verursacht. Des weiteren ist die trichterförmige Ausgestaltung des Lichtleiters 6 auf das optische Inspektionssystem 7 abgestimmt, sodass die Schärfeeinstellung und ein Wechsel der Vergrösserung nicht behindert wird.
Fig. 2 zeigt in vergrösserter Darstellung den Lichtleiter 6 in Draufsicht. In der Mitte des Lichtleiters 6 ist eine \ff nung 11 erkennbar, die vorzugsweise quadratisch ausgebildet ist und zum Objekt 1 eine gewisse Übergrösse aufweist. Die Wandungen 5 umschliessen die \ffnung 11, sodass über diese Wandungen 5 das Objekt 1 von allen Seiten gleichzeitig beleuchtet werden kann. An geeigneter Stelle sind im Lichtleiter 6 \ffnungen zur Aufnahme der Lichtquellen 12 vorgesehen. Diese Lichtquellen können auch an den Ecken des Lichtleiters 6 positioniert sein.
Fig. 3 zeigt den Lichtleiter 6 nochmal im Querschnitt. Insbesondere ist der Neigungswinkel alpha der Wandungen 5 in Bezug auf die Horinzontale erkennbar. Der Winkel alpha wird dabei so gewählt, dass möglichst viel Licht aus dem Lichtleiter ausgekoppelt und auf die Seitenflächen 9 des Objekts 1 geleitet wird. Andererseits soll das reflektierte Licht von den Wandungen 5 nach oben abgelenkt werden, damit es in das optische Inspektionssystem 7 fällt. Der Winkel alpha kann unter Berücksichtigung des Brechungsindexes, z.B. n = 1,5, materialabhängig gewählt werden und wird so festgelegt, dass möglichst viel Licht aus dem Lichtleiter 6 ausgekoppelt wird. Bewährt hat sich ein Winkel von ca. 45 DEG Die Wandung 5 ist dabei so hoch ausgebildet, dass ihre wirksame Fläche eine ganze Seitenfläche 9 abbildet.
Am äusseren unteren Rand des Lichtleiters 6 sind Reflektoren 4 vorgesehen, die das Licht des Lichtleiters 6 in Richtung auf die \ffnung 11 leiten. Die Reflektoren sind wegen des vorgegebenen Winkels alpha der Wandungen 5 bei n = 1,5 vorzugsweise gegenüber der Horizontalen mit einem Winkel alpha 1 APPROX 30 DEG geneigt, sodass aufgrund des Brechungsgesetzes möglichst viel Licht durch die Wandungen 5 geht. Sie sind vorzugsweise verspiegelt, sodass kein Licht verloren geht. Oberhalb des Reflektors 4 sind weitere Reflektoren 10 vorgesehen, die einen Teil des Lichtes des Lichtleiters 6 auf die Oberseite 13 des Objektes 1 werfen. Dadurch kann auch die Oberseite 13 des Objekts 1 gleichzeitig mit den Seitenflächen 9 im optischen Inspektionssystem 7 geprüft werden.
Zum besseren Verständnis sind Lichtstrahlen A, B, C, D im Lichtleiter 6 eingezeichnet. Diese Lichtstrahlen werden von den Reflektoren 4 zur \ffnung 11 hin umgelenkt und beleuchten somit die Seitenflächen 9 des Objekts 1. Die Seitenflächen 9 reflektieren diese Strahlung, sodass diese an den Wandungen 5 als Strahlung A min , B min , C min und D min in Richtung auf das optische Inspektionssystem 7 umgelenkt werden. Im optischen Inspektionssystem 7 sind somit gleichzeitig die Seitenflächen 9 als auch die Oberseite 13 des Objekts 1 erkennbar.
Eine bevorzugte Verwendung des Lichtleiters 6 in Verbindung mit dem optischen Inspektionssystem 7 ist die Sichtprüfung bei der Herstellung von elektronischen Bauelementen. Eine allgemeine Verwendung ist auch bei der Materialprüfung sowie im Tier- und Pflanzenbereich vorsehbar.
State of the art
The invention is based on a light guide according to the type of the independent claim. It is already known to use light guides for illuminating an object if a direct arrangement of an illuminating device is not possible for reasons of space. When viewing an object through a microscope, for example, light guides are used with which the light from a light source is directed onto the surface of the object, since the distance between the object and the objective of the microscope is generally relatively small. When viewed under a microscope, there is another problem that only the surface facing the objective can be optically scanned. If you also want to look at the side surfaces of the object, then the object must be rotated accordingly to the lens.
In particular, the problem arises in semiconductor production during chip assembly that the cut edges of a chip or also soldered or adhesive connections to a carrier substrate have to be checked optically. Rotating the individual chip edges is not only very time-consuming, but also quite difficult because of the relatively small dimensions of a chip and can easily lead to undesirable damage. Such a visual inspection, for example in quality control, is therefore not only very complex, but also very unreliable because the inspector cannot recognize all the errors.
Advantages of the invention
The light guide according to the invention with the characterizing features of the independent claim has the advantage that the object, which is located inside or below the opening of the light guide, can also be illuminated from all sides. It is particularly advantageous that the walls, which are designed as deflection mirrors, direct the light reflected on the sides of the object away from the opening of the light guide such that it falls, for example, into the objective of a microscope located above it. As a result of this advantageous arrangement, not only the top of the object facing the microscope but also its side surfaces can be viewed simultaneously without the object having to be rotated or tilted in any way. This allows the object to be examined more thoroughly and is not damaged by the handling.
The simultaneous display of all critical pages significantly accelerates the optical inspection.
The measures specified in the dependent claims allow advantageous developments of the light guide specified in the independent claim. It is particularly advantageous that the angle of inclination of the walls is selected taking into account the refractive index of the light guide material used. The angle of inclination can thereby be selected such that on the one hand the light reflected from the side surfaces of the object is deflected as completely as possible. In this way, the light yield can be optimized and, on the other hand, total reflection at a light exit surface can be avoided.
In practice, it has proven to be advantageous to choose the angle of inclination of the walls with respect to the horizontal at approximately 450, since then the light reflected approximately horizontally from the side surfaces can be deflected vertically upwards and thus falls directly into the objective of a microscope.
A sufficient height of the effective light exit surface of a wall ensures that the entire side surface of the object is illuminated and thus a complete picture is available without readjustment.
In order to intensify the illumination of the side surfaces of the object, at least one reflector is arranged on the outer edge of the light guide. A further reflector can be arranged above this at least one reflector, which is directed at the top of the object, so that this too is fully illuminated and can be observed with the side surfaces at the same time through a microscope.
It is also advantageous to equip the light guide with a light source whose brightness can be regulated, so that the brightness can be controlled in the microscope in such a way that an image with the highest possible contrast appears.
In connection with the light guide with a microscope or a camera system, both the surface and the side surfaces of the object can advantageously be checked simultaneously. For example, in the optical inspection of semiconductor chips which are glued or soldered to a carrier substrate, a leadframe, their cut surfaces can be checked without rotating or tilting.
If a camera with automatic image recognition is used as the optical inspection system, the visual inspection can be automated by comparing the image between a stored specification and the actual image. Faulty chips can be marked and sorted out with a corresponding marking device.
drawing
An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. Show it
1 shows a schematic arrangement of an exemplary embodiment in connection with an optical inspection system,
Fig. 2 shows the embodiment in plan view and
Fig. 3 shows a sectional view of the embodiment.
Description of the embodiment
Fig. 1 shows schematically an embodiment of a light guide 6 in section. The light guide 6 is approximately funnel-shaped and has an opening in the middle in which the object 1 to be illuminated is placed. The object 1 can be a semiconductor chip, for example, which is arranged on a carrier 19. For example, in semiconductor production, one or more semiconductor chips 1 can be arranged on a leadframe formed as a carrier, the quality of which can be checked optically in succession.
The light guide 6 preferably has four walls 5 arranged at right angles to one another, which are formed as oblique surfaces in the lower part of the light guide 6 and deflect the light reflected by the vertical walls of the semiconductor chip upwards. Furthermore, reflectors 4 are provided on the outer edge of the light guide 6 in the lower region, which deflect the light of the light guide in the direction of the opening 11 to an increased extent. At one or more suitable locations, openings for light sources 12 are provided on the edge of the light guide 6, the light of which is directed onto the opening 11 via the light guide.
The light sources are connected to an adjustable power supply unit 18, so that the brightness of the light guide 6 can also be adjusted. An optical inspection system 7 is arranged above the light guide 6 such that the radiation deflected by the walls 5 falls into its lens system. The optical inspection system 7 can be a microscope with which the surface and the sides of the object 1 are checked. It can also be connected to a camera 16, which records the detected areas of the object.
In a further embodiment of the invention, the camera is connected to an image recognition system 17 in which patterns for good and / or defective objects 1 are stored. An automatic evaluation and evaluation for the object can be carried out by comparing images between stored and current recordings of the camera 16. If a defective object 1 is discovered, it can be marked with a color point, for example, at a suitable location.
The light guide 6 with its opening 11 is designed such that the object 1 cannot be damaged either during adjustment or when viewed. In particular, in the case of a movably arranged light guide 6, the light guide 6 is designed such that it does not cause any damage, for example, to neighboring objects. Furthermore, the funnel-shaped design of the light guide 6 is matched to the optical inspection system 7, so that the focus adjustment and a change in magnification are not impeded.
Fig. 2 shows an enlarged view of the light guide 6 in plan view. In the middle of the light guide 6, an opening 11 can be seen, which is preferably square and has a certain oversize with respect to the object 1. The walls 5 enclose the opening 11, so that the object 1 can be illuminated from all sides simultaneously via these walls 5. At a suitable point in the light guide 6 openings for receiving the light sources 12 are provided. These light sources can also be positioned at the corners of the light guide 6.
Fig. 3 shows the light guide 6 again in cross section. In particular, the angle of inclination alpha of the walls 5 in relation to the horizontal of the horizon can be seen. The angle alpha is chosen so that as much light as possible is coupled out of the light guide and directed onto the side surfaces 9 of the object 1. On the other hand, the reflected light should be deflected upwards from the walls 5 so that it falls into the optical inspection system 7. The angle alpha can be considered taking into account the refractive index, e.g. n = 1.5, can be selected depending on the material and is determined such that as much light as possible is coupled out of the light guide 6. An angle of approx. 45 ° has proven useful. The wall 5 is so high that its effective surface forms a whole side surface 9.
Reflectors 4 are provided on the outer lower edge of the light guide 6, which guide the light of the light guide 6 in the direction of the opening 11. Because of the predetermined angle alpha of the walls 5 at n = 1.5, the reflectors are preferably inclined at an angle alpha 1 APPROX 30 ° relative to the horizontal, so that as much light as possible passes through the walls 5 due to the law of refraction. They are preferably mirrored so that no light is lost. Above the reflector 4, further reflectors 10 are provided, which throw part of the light from the light guide 6 onto the top 13 of the object 1. As a result, the top 13 of the object 1 can also be checked simultaneously with the side surfaces 9 in the optical inspection system 7.
For better understanding, light rays A, B, C, D are shown in the light guide 6. These light beams are deflected towards the opening 11 by the reflectors 4 and thus illuminate the side surfaces 9 of the object 1. The side surfaces 9 reflect this radiation, so that they are radiated from the walls 5 as radiation A min, B min, C min and D min in Direction to the optical inspection system 7 are deflected. In the optical inspection system 7, the side surfaces 9 and the top 13 of the object 1 can thus be recognized at the same time.
A preferred use of the light guide 6 in connection with the optical inspection system 7 is the visual inspection in the production of electronic components. A general use is also foreseeable in material testing as well as in the animal and plant area.