CN113390894A - 基板量测***及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基板量测***及其方法，该基板测量***用于量测一基板上的线路信息，该基板量测***包括一第一影像捕获设备、一第二影像捕获设备、一检测平台以及一处理装置。该第一影像捕获设备设置于该基板的俯视方向侧，用以获取该基板的一俯视影像。该第二影像捕获设备设置于该基板的侧视方向侧，用以获取该基板的一侧视影像。该检测平台用以调整该基板、该第一影像捕获设备以及该第二影像捕获设备之间的相对位置关系。该处理装置接收并根据该俯视影像及该侧视影像，产生该基板上的线路信息。
Description
技术领域
本发明提供一种基板量测***及其方法，特别是指一种用以生成线路三维影像图的基板量测***。
背景技术
随着科技的发展，电子产品逐渐朝向微型化、集成化的方向演进。过去一般电路的设计，在进行集成化时，电路板面积、零件数量、产品功能、噪声、特性均必须进行一并考虑。而在集成化的过程中，最容易遇到的问题在于集成化所产生的噪声问题。
一般而言，当不须考虑集成化的需求时，线路和线路之间可以通过保留一定的间隔避免线路间因为交流讯号产生的电磁感应(Electromagnetic Interference,EMI)而生成噪声。然而在集成化的需求中，基板上所能够使用的空间有限，造成的结果是不仅工程师布局(layout)时必须考虑走线的路径，同时必须在线路的微观形态上也必须要进行通盘的考虑。在集成化电路的设计中，线路的型态对于噪声的生成有举足轻重的地位，型态不佳的线路不仅可能造成阻抗不匹配而生成反射信号、同时边角的形状有可能造成电磁感应的效应增幅，而影响周边正常的其他线路。
在现有的制程中，对于线路的检测可通过自动光学检测***(AOI system)，经由二维光学影像拍摄基板，经由机器视觉方式确认线路的瑕疵。然而，先前技术虽然可以通过影像中获取线路的表面瑕疵，但一些型态上的瑕疵却无法有效的被识别；另一方面，线路型态与阻抗匹配及噪声生成之间有高度的相关性，一些人工辨识难以被检测出来的差异，可能一样会产生阻抗不匹配或是EMI噪声的风险，显然尚待克服。
发明内容
为达到上述目的，本发明提供一种基板量测***，用于量测一基板上的线路信息，该基板量测***包括一第一影像捕获设备、一第二影像捕获设备、一检测平台以及一处理装置。该第一影像捕获设备设置于该基板的俯视方向侧，用以获取该基板的一俯视影像。该第二影像捕获设备设置于该基板的侧视方向侧，用以获取该基板的一侧视影像。该检测平台用以调整该基板、该第一影像捕获设备以及该第二影像捕获设备之间的相对位置关系。该处理装置接收并根据该俯视影像及该侧视影像，产生该基板上的线路信息。
如上所述的基板量测***，其中，可选的是，该基板上的线路信息包括上线宽、下线宽或/及线路侧视长度。
如上所述的基板量测***，其中，可选的是，该处理装置根据该线路信息，以获得该基板上的线路厚度。
如上所述的基板量测***，其中，可选的是，该处理装置根据该线路截面积，以获得该基板上的线路载流能力。
如上所述的基板量测***，其中，可选的是，该线路信息更包括该基板上的目标线段路径。
如上所述的基板量测***，其中，可选的是，该处理装置根据该线路信息，以获得该目标线段路径的线段体积。
如上所述的基板量测***，其中，可选的是，该处理装置根据立体视觉法获得该基板的线路三维影像。
如上所述的基板量测***，其中，可选的是，该线路信息更包括线路瑕疵信息。
如上所述的基板量测***，其中，可选的是，该第一影像捕获设备或该第二影捕获设备的类型包括线扫描相机或面扫描相机。
如上所述的基板量测***，其中，可选的是，该第二影像捕获设备的数目包括多个，且设置于该基板的相对两个侧视方向侧；其中该第二影像捕获设备的视角或倾斜角度为可调整的。
如上所述的基板量测***，其中，可选的是，该检测平台包括一摄影机移动装置，用于承载并移动该第一影像捕获设备或该第二影像捕获设备。
本发明的另一目的，在于提供一种基板量测方法，包括：提供一第一影像捕获设备至该基板的俯视方向侧，用以获取该基板的一俯视影像；提供一第二影像捕获设备至该基板的侧视方向侧，用以获取该基板的一侧视影像；提供一检测平台调整该基板、该第一影像捕获设备以及该第二影像捕获设备之间的相对位置关系；提供一处理装置接收并根据该俯视影像及该侧视影像，产生该基板上的线路信息。
如上所述的基板量测方法，其中，可选的是，该基板上的线路信息包括上线宽、下线宽或/及线路侧视长度。
如上所述的基板量测方法，其中，可选的是，还包括该处理装置根据该线路信息获得该基板上的线路截面积。
如上所述的基板量测方法，其中，可选的是，还包括该处理装置根据该线路截面积获得该基板上的线路载流能力。
本发明可以有效的提升人检或机器检测时的正确率，借此进一步增加产品最终的良率及效率。
本发明可以获得每段线路的承载值，借此计算并获得电路板上线路的载流能力。
本发明除可量测基板的平面结构特征外，亦可针对基板的立体结构的尺寸与缺陷进行测量与检测，可以更容易确认缺陷的类型并有助于追踪产品制程中的缺失。
附图说明
图1为本发明中基板量测***的方框示意图。
图2为本发明中第一实施例的外观简易示意图
图3为本发明中第二实施例的外观简易示意图。
图4为本发明中第三实施例的外观简易示意图。
图5为基板上线路的截面示意图。
图6为该基板线路的三维示意图。
图7为该基板线路的坐标位置定位图。
图8为该基板线路的俯视影像示意图。
图9为该基板线路的侧视影像示意图。
图10为本发明中基板量测***的三维影像图成像示意图(一)。
图11为本发明中基板量测***的三维影像图成像示意图(二)。
图12为本发明中基板量测***的三维影像图成像示意图(三)。
图13为本发明中基板量测方法的流程示意图。
附图标记说明：
100 基板量测***
10 检测平台
20 第一影像捕获设备
30 第二影像捕获设备
40 辅助光源
50 处理装置
B 基板
DA 侦测区域
W1 上线宽
W2 下线宽
W3 线路侧视长度
W4 线路侧视长度
H 线路厚度
S1 线路俯视角宽度
S2 线路俯视角宽度
ST 三维影像截面图
ST1-STN 三维影像截面图
STK 影像堆栈
步骤S01-步骤S06
具体实施方式
有关本发明的详细说明及技术内容，现就配合图式说明如下。再者，本发明中的附图，为说明方便，其比例未必照实际比例绘制，该等图式及其比例并非用以限制本发明的范围，在此先行叙明。
于本发明中虽然未针对各该装置的芯片及其协同关系进行明确的定义，惟业内一般从业人士应可理解，于本发明中的各该装置所执行的功能基本上应包括有执行相应韧体及驱动而相互协同的处理器或控制芯片。
本发明主要是用以量测基板上的线路信息，并通过获取该线路的三维影像进行瑕疵检测以及线路特性的测量(例如线路的载流能力)。所述的基板B例如可以为印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB)、软性电路板(Flexible Printed Circuit,FPC)、陶瓷基板(Ceramic Substrate)、或其他可以在表面上形成导电线路的基板等，于本发明中不予以限制。
以下针对本发明其中一较佳实施例进行说明，请参阅图1、图2为本发明中基板量测***的方框示意图、第一实施例的外观简易示意图，如图所示：
本实施例揭示一种基板量测***100，主要包括一检测平台10、一第一影像捕获设备20、一第二影像捕获设备30、一辅助光源40以及一处理装置50。
所述的检测平台10用以调整基板B、该第一影像捕获设备20、该第二影像捕获设备30之间的相对位置关系。于一可行的实施例中，如图2所示，该检测平台10包括一输送带装置、载台装置或其他类此的装置用以承载并运送该基板B借以将基板B移动至一侦测区域DA，供该该第一影像捕获设备20、该第二影像捕获设备30拍摄基板B的影像。若基板B为软性/可挠性基板，该检测平台10上可以设置有真空吸附装置，用以吸附该检测区域DA上的基板B，借此使基板B的表面平整。
于另一可行的实施例中，如图3所示的外观简易示意图，该检测平台10包括一摄影机移动装置(例如XY载台、机械手臂等)，用于承载并移动该第一影像捕获设备20或该第二影像捕获设备30，或是将该第一影像捕获设备20及该第二影像捕获设备30设置在同一平台上，并于平台上调校该第一影像捕获设备20及该第二影像捕获设备30的拍摄方向使该第一影像捕获设备20及该第二影像捕获设备30能对焦至同一位置上。
实施例回到图1或图2，本发明所述的第一影像捕获设备20设置于该检测平台10的俯视方向侧，用以拍摄并获取该基板B表面的俯视影像。在此所述的俯视方向侧是指该基板B的平面(图示上标号)上方位置，且该第一影像捕获设备20的拍摄方向大致与该基板B的表面间呈正交。该第一影像捕获设备20包括有一光学镜头以及一耦光至该光学镜头的感光组件。光学镜头对准至被拍摄的对象借以将对象光学图样的影像于感光组件上成像；该感光组件为光电耦合组件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)等其中的一种装置。于一可行的实施例中，所述的第一影像捕获设备20可以为线扫描相机或面扫描相机，于本发明中不予以限制。
所述的第二影像捕获设备30设置于该检测平台10的侧视方向侧，用以拍摄并获取该基板B表面的侧视影像。在此所述的侧视方向侧是指该基板B的两侧边缘(图示上标号)的正侧向位置或斜上方位置而与该线路保持一适当倾角。该第二影像捕获设备30包括有一光学镜头以及一耦光至该光学镜头的感光组件。光学镜头对准至被拍摄的对象借以将对象光学图样之影像于感光组件上成像；该感光组件系为光电耦合组件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)等其中的一种装置。于一可行的实施例中，所述的第二影像捕获设备30可以为面扫描摄影机或线扫描摄影机，于本发明中不予以限制。
于另一可行的实施例中，如图4所示的外观简易示意图，所述的第二影像捕获设备30的数目依据实际需求可以包括多个，且设置于该基板B的相对两个侧视方向侧，借以获取单一视角影像无法获取的另一侧线路(图标标号)的影像；其中该第二影像捕获设备30的视角或倾斜角度为可调整的。
该第一影像捕获设备20及该第二影像捕获设备30虽然在定义上相同，然而该等影像捕获设备也可以分别由不同类型的摄影机以混搭的方式实施，此部分非属本发明所欲限制的范围，在此予以叙明。于一可行的实施例中，该第一影像捕获设备20及该第二影像捕获设备30的镜头可以选择使用远心镜(Telecentric Lens)，通过远心镜的特性使拍摄到的对象于一定物距范围内不受镜头视差影响，使图像放大倍率不会变化，同时获得宽景深的效果。在使用远心镜的实施例中，可以一次性地捕捉范围内线路的区域，并减去因视差影响所产生的校正程序。除远心镜外，所述的光学镜头亦可以为一般镜头、广角镜头、长焦镜头等，于本发明中不予以限制。
实施例所述的辅助光源40对准至该检测平台10，用以对侦测区域DA上的基板B进行补光。于一可行的实施例中，该辅助光源40为背光灯、环形灯、穹形灯、平行光灯、漫射光灯及/或同轴光灯组，于本发明中不予以限制。于一可行的实施例中，该辅助光源40可以为多个，通过提供多个光源(例如双侧向光源)提升检侧的效率；于另一可行的实施例中，例如可以提供一连接至多个不同类型光源的灯光开关器，经由在切换不同灯光模式的环境下分别拍摄基板B的影像，借以在不同的影像中凸显特征之间的对比度，以利于影像分割及感兴趣区域(Region of Interest)的撷取。
所述的处理装置50连接或耦接至该第一影像捕获设备20以及该第二影像捕获设备30，用以获取该基板B的该俯视影像及该侧视影像，并根据该俯视影像及该侧视影像产生该基板B上的线路信息。该处理装置50经由该俯视影像中获得该线路的上线宽及/或下线宽的线路信息，由于该第一影像捕获设备20不一定能够完全与该检测平台10的表面呈正交关系，在合理的误差范围内可以忽略不计或是经由校正程序进行补正，此部分非属本发明所欲限制的范围不予以赘述。该处理装置50经由该侧视影像获得该线路的线路侧视长度的线路信息。于一可行的实施例中，当该第二影像捕获设备30配置于该基板B的正侧向位置上时，可以直接获取线路的线路厚度值。在斜上方位置上拍摄线路则可以避免对象重迭干涉的问题，可以通过镜头拍摄角度、线路的上线宽、下线宽及/或所获得的线路侧视长度(例如线路侧视长度W3及线路侧视长度W4，如图5、图10所示)计算出线路的线路厚度值，所述的高度值的计算方式可以由三角定理即可推算，后面将再予以说明。
该处理装置50可以包括处理器及储存单元借以共同构成一计算机，例如是个人计算机、工作站、主计算机或其他型式之计算机或处理器，在此并不限制其种类。处理器例如是中央处理器(Central Processing Unit,CPU)，或是其他可程序化之一般用途或特殊用途的微处理器(Microprocessor)、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、可程序化控制器、特殊应用集成电路(Application Specific Integrated Circuits,ASIC)、可程序化逻辑设备(Programmable Logic Device,PLD)或其他类似装置或这些装置的组合。于本实施例中，处理器、用以加载储存单元内的程序，借以完成眼部追踪以及眼部追踪的校正方法。该储存单元可以为任意的挥发型内存、或非挥发型内存，于本发明中不予以限制。
关于线路厚度的计算方式，请参阅图5为基板上线路的截面示意图，如图所示：
处理装置50于影像中获得线路的上线宽W1、下线宽W2及线路侧视长度W3后，可以进一步经由三角运算获得基板B上的线路厚度H。如图5所示，处理装置50于确认上线宽W1时，可以进一步通过上线及侧壁分界，确认线路俯视角宽度S1，此时通过勾股定理(平面上的直角三角形的两条直角边的长度的平方和等于斜边长的平方)的公式，线路厚度H、线路侧壁宽度W3、线路俯视角宽度S1将符合以下的公式：W32＝S12+H2；由于线路侧视长度W3及线路俯视角宽度S1为已知，经计算后可取得线路厚度H。在线路厚度H已取得的情况下，便可经由梯形公式计算并获得该区段的线路截面积A，计算公式如下：
于获得截面积后，处理装置50便可根据该线路截面积A，以获得该基板B上的线路载流能力(Current-Carry Capacity)；该线路载流能力可通过下列方程式获得：I＝kΔT0.44A0.725；其中，I为最大电流载流能力，k为修正系数，ΔT为最大温差，A为线路的截面积。另外，经由拍摄到的俯视影像及侧视影像中，也可以由影像辨识的方式找到线路上的瑕疵，借以获得线路瑕疵信息。
上述的线路截面积A形状虽然以梯形例示，但亦可为矩形或其他形状，在此不予以限制；另外载流公式除上述的公式外，亦可以为其他可参考并符合IPC等相关标准规定的计算公式，例如IPC-2221。
于另一可行的实施例中，为了减少运算负担，该处理装置50亦可以通过查找法的方式经由查找表(Look up Table)获得该线路载流能力。例如以下的查找表：
于查找表中，未于查找表中出现的数值则可以通过最邻近法或***法的方式计算，此部分按设计的需求而定。
请参阅图6为基板上线路的三维示意图，如图所示：
在一较佳实施例中，该处理装置50可以进一步通过由影像中获取该基板B上的目标线段路径L，进一步根据该上线宽W1、下线宽W2、该线路侧视长度W3与该目标线段路径L，通过将线路截面积A与线段路径以获得该目标线段路径L的线段体积。于另一可行的实施例中，则可以在多个截面积后，根据每一截面积与其所在区段长度，以获得多个区段体积，最终在将所有区段体积相加后获得该目标线段路径L的线段体积。
除了上述用以分析线路信息的技术特征外，本发明所获得的线路信息可进一步通过立体视觉法用以建立线路的三维影像。
以下针对本发明中针对基板线路的三维影像形成方式进行说明，请一并参阅图7、图8、图9、图10、图11、图12。
首先，请参阅图7，该处理装置50于接受到该线路的该俯视影像以及该侧视影像后，系基于该线路影像中的一侧边界设定连续的多个坐标位置M1(X1,Y1,Z1)...Mn(Xn,Yn,Zn)…MN(XN,YN,ZN)，该坐标位置的设定可以通过立体视觉法(Stereo Vision Algorithm)，将影像画素坐标系(u,v)转换为世界坐标系(Xw,Yw,Zw)并完成影像中目标坐标位置的标定；于另一可行的实施例中，该多个坐标位置亦可以取样于另一侧边界、中心线或是其他易辨识的参考特征，于本发明中不予以限制。更于另一可行的实施例中，特别是在线扫描摄影机的实施例中，该坐标位置可以由输送带装置、载台装置或其他类此的装置的数据而回授确认。
接续，请一并参阅图8，于设定完成该坐标位置后，该处理装置50系于该俯视影像中获得上线宽W1、下线宽W2。上线宽W1与下线宽W2之间的相对位置则可以由上线影像中二侧的线路俯视角宽度S1、S2或由二侧线路俯视角宽度S1、S2的比值获得。
接续，请一并参阅图9，该处理装置50于接收到线路的该侧视影像后，系于该侧视影像中分析线路影像中的线路侧视长度W3。
于上面两个步骤后，该处理装置50将取得该上线宽W1、下线宽W2、线路俯视角宽度S1、S2以及线路侧视长度W3，并经由上面的线路信息计算获得线路厚度H时，同时记录该等参数所属的坐标位置Mn(Xn,Yn,Zn)。
接续，请一并参阅图10，于取得该上线宽W1、下线宽W2以及线路厚度H以及对应的坐标位置Mn(Xn,Yn,Zn)时，该处理装置50是依据该上线宽W1、下线宽W2以及线路厚度H建立目标截面影像。首先通过第一侧线路侧视长度W3、第二侧线路侧视长度W4确认上线宽W1、下线宽W2的相对关系，在线路厚度H的条件确认的情况下，作为梯形截面的底长、顶长、高度、第一侧斜边、第二侧斜边均可以确认，而构成一三维影像截面图ST。通过所建立的三维影像截面图ST，可以确认三维影像截面图ST的型态，借以获得线路瑕疵信息。
最后，请一并参阅图11及图12，经由该多个线路的取样坐标位置M1(X1,Y1,Z1)...Mn(Xn,Yn,Zn)…MN(XN,YN,ZN)，以及个别对应于该坐标位置M1(X1,Y1,Z1)...Mn(Xn,Yn,Zn)…MN(XN,YN,ZN)的三维影像截面图ST1-STN，建立影像堆栈STK。完成影像堆栈STK后，于影像间隔的坐标位置之间(M1(X1,Y1,Z1)...Mn(Xn,Yn,Zn)…MN(XN,YN,ZN))通过内插法(Interpolation)进行补充，借此输出如图11所示的三维影像。
经由还原后的三维影像，可以经由截面的形状所得到的线路信息获得线路瑕疵信息，借以确认瑕疵的种类及类型，提升人员目检检测的效率。
以下针对本发明基板量测方法进行详细的说明，请一并参阅图13为本发明中基板量测方法的流程示意图，如图13所示。
本实施例提供一种基板量测方法，包括以下步骤：
于硬件的配置上，先提供第一影像捕获设备20至该基板B的俯视方向侧，用以获取该基板B的一俯视影像(步骤S01)；同时提供第二影像捕获设备30至该基板B的侧视方向侧，用以获取该基板B的一侧视影像(步骤S02)。
提供检测平台10调整该基板B、该第一影像捕获设备20以及该第二影像捕获设备30之间的相对位置关系(步骤S03)。
于步骤S03中，该第一影像捕获设备20及该第二影像捕获设备30拍摄基板B的时间并不一定要有先后的执行顺序，可先执行第一影像捕获设备20的拍摄获取俯视影像或先执行第二影像捕获设备30的拍摄获取侧视影像、或两者同时进行，此部分于本发明中不予以限制。
接续，提供处理装置50接收并根据该俯视影像及该侧视影像，产生该基板B上的线路信息(步骤S04)。该基板B上的线路信息包括上线宽、下线宽及/或线路侧视长度。
于获得上线宽、下线宽及/或线路侧视长度后，该处理装置50根据该上线宽、下线宽与该线路侧视长度获得该基板B上的线路截面积(步骤S05)。
最后，于获得该线路截面积后，该处理装置50根据该线路截面积获得该基板B上的线路载流能力(步骤S06)。
综上所述，本发明通过建立线路的三维影像图，可以有效的提升人检或机器检测时的正确率，借此进一步增加产品最终的良率及效率。此外，本发明通过重建线路的三维影像图，可以获得每段线路的承载值，借此计算并获得电路板上线路的载流能力。此外，本发明通过建立线路的三维影像图，可以进一步让人员或机器确认所检测到的缺陷究竟是平面结构或是立体结构，可以更容易确认缺陷的类型并有助于追踪产品制程中的缺失。
Claims (15)
1.一种基板量测***，用于量测一基板上的线路信息，其特征在于，该基板量测***包括：
一第一影像捕获设备，设置于该基板的俯视方向侧，用以获取该基板的一俯视影像；
一第二影像捕获设备，设置于该基板的侧视方向侧，用以获取该基板的一侧视影像；
一检测平台，用以调整该基板、该第一影像捕获设备以及该第二影像捕获设备之间的相对位置关系；以及
一处理装置，接收并根据该俯视影像及该侧视影像，产生该基板上的线路信息。
2.如权利要求1所述的基板量测***，其特征在于，该基板上的线路信息包括上线宽、下线宽或/及线路侧视长度。
3.如权利要求2所述的基板量测***，其特征在于，该处理装置根据该线路信息，以获得该基板上的线路厚度或该基板上的线路截面积。
4.如权利要求3所述的基板量测***，其特征在于，该处理装置根据该线路截面积，以获得该基板上的线路载流能力。
5.如权利要求2所述的基板量测***，其特征在于，该线路信息更包括该基板上的目标线段路径。
6.如权利要求5所述的基板量测***，其特征在于，该处理装置根据该线路信息，以获得该目标线段路径的线段体积。
7.如权利要求1所述的基板量测***，其特征在于，该处理装置根据立体视觉法获得该基板的线路三维影像。
8.如权利要求1所述的基板量测***，其特征在于，该线路信息更包括线路瑕疵信息。
9.如权利要求1所述的基板量测***，其特征在于，该第一影像捕获设备或该第二影捕获设备的类型包括线扫描相机或面扫描相机。
10.如权利要求1所述的基板量测***，其特征在于，该第二影像捕获设备的数目包括多个，且设置于该基板的相对两个侧视方向侧；其中该第二影像捕获设备的视角或倾斜角度为可调整的。
11.如权利要求1所述的基板量测***，其特征在于，该检测平台包括一摄影机移动装置，用于承载并移动该第一影像捕获设备或该第二影像捕获设备。
12.一种基板量测方法，其特征在于，包括：
提供一第一影像捕获设备至该基板的俯视方向侧，用以获取该基板的一俯视影像；
提供一第二影像捕获设备至该基板的侧视方向侧，用以获取该基板的一侧视影像；
提供一检测平台调整该基板、该第一影像捕获设备以及该第二影像捕获设备之间的相对位置关系；
提供一处理装置接收并根据该俯视影像及该侧视影像，产生该基板上的线路信息。
13.如权利要求12所述的基板量测方法，其特征在于，该基板上的线路信息包括上线宽、下线宽或/及线路侧视长度。
14.如权利要求13所述的基板量测方法，其特征在于，还包括该处理装置根据该线路信息获得该基板上的线路截面积。
15.如权利要求14所述的基板量测方法，其特征在于，还包括该处理装置根据该线路截面积获得该基板上的线路载流能力。
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