TW202323762A - 凸塊檢測裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種凸塊檢測裝置，其係利用一正光源、一高角度光源、一低角度光源照射至少一凸塊，該至少一凸塊之一頂部被壓平形成一上表面，該正光源發出一第一光線至該至少一凸塊，該第一光線之一第一角度係於70度至90度之間(含90度)，該高角度光源發出一第二光線至該至少一凸塊，該第二光線之該底部之一第二角度係於50度至80度之間，該低角度光源發出一第三光線至該至少一凸塊，該第三光線之一第三角度係於0度至60度之間，並以一彩色取像裝置接收該至少一凸塊反射之該第一光線、該第二光線以及該第三光線，以檢測該至少一凸塊是否異常。

Description

凸塊檢測裝置

本發明是關於一種凸塊檢測裝置，尤其係利用高角度光源與低角度光源照射凸塊之檢測裝置。

隨著科技的發展，電子產品持續朝向輕薄短小、高速、高腳數等特性，以導線架為基礎的傳統封裝型態將漸不適用，應用範圍也將局限於低階或低單價的產品，因此未來晶片之封裝逐漸朝向覆晶封裝的趨勢上，此外，未來除了覆晶封裝設備的需求將持續擴大外，覆晶所需之檢測設備亦是廠商發展的重點。

覆晶式封裝技術(Flip Chip)，也稱倒晶封裝或倒晶封裝法，是晶片封裝技術的一種。此一封裝技術主要在於有別於過去晶片封裝的方式，以往是將晶片置放於基板上，再用打線技術將晶片與基板上之連結點連接；其中，覆晶封裝技術是將晶片連接點長凸塊，然後將晶片翻轉過來使凸塊與基板直接連結。

覆晶式封裝之晶片中具有數百至數萬顆凸塊(Bumps)，從微觀角度來看，封裝前的晶圓中包含成千上萬個凸塊，使晶片封裝中所有凸塊的缺陷檢查變得越來越困難，若其中一個凸塊若產生壓傷或是缺角，就會造成未來製程上的巨額損失，使半導體封測廠不能單以抽檢之方式檢測，而必須以全檢測避免巨額損失，而習知全檢測微米級凸塊之方式，通常以實驗室之檢測儀器進行觀測，其因速度、檢測尺寸難以突破，難以直接落實到產線應用中，因此產業界急需可快速檢測凸塊之裝置。

有鑑於上述習知技術之問題，本發明提供一種凸塊檢測裝置，其利用垂直之正光源、高角度之光源以及低角度之光源，同時以不同角度照射頂部被壓平形成上表面之凸塊，並以彩色取像裝置接收上表面之凸塊所反射之光源，其中上表面反射之顏色與凸塊其他部分反射之光線之顏色可供區別，以快速檢測凸塊之狀態。

本發明之一目的在於提供一種凸塊檢測裝置，其係以正光源、高角度光源以及低角度光源，同時以不同角度照射頂部被壓平形成上表面之凸塊，並以彩色取像裝置接收上表面之凸塊所反射之光源，其中上表面反射之顏色與凸塊其他部分反射之光線之顏色有所區別，以快速檢測凸塊之面積以及上表面之面積，提供快速檢測凸塊之檢測裝置。

為達到上述所指稱之各目的與功效，本發明提供一種凸塊檢測裝置，其包含：至少一凸塊、一垂直或接近垂直之正光源、一高角度光源、一低角度光源以及一彩色取像裝置，該至少一凸塊之一頂部被壓平形成一上表面，該至少一凸塊之一底部之面積大於等於該上表面之面積，該至少一凸塊之材料係一導電材料，該正光源發出一第一光線至該至少一凸塊，該第一光線與該至少一凸塊之該底部之一第一角度係大於70度，該高角度光源，其設置於該正光源之一下方，該高角度光源發出一第二光線至該至少一凸塊，該第二光線與該至少一凸塊之該底部之一第二角度係大於50度並小於80度，該低角度光源，其設置於該高角度光源之一下方，該低角度光源發出一第三光線至該至少一凸塊，該第三光線與該至少一凸塊之該底部之一第三角度係小於60度，該彩色取像裝置接收該至少一凸塊反射之該第一光線、該第二光線以及該第三光線，其中，該上表面反射之光線波長與該至少一凸塊之其他部分之反射之光線波長有所區別；利用此結構，提供快速檢測凸塊頂部平面是否異常之檢測裝置。

本發明之一實施例中，其中該至少一凸塊設置於一基板之一上方。

本發明之一實施例中，其中該導電材料包含一錫球，但不以此限。

本發明之一實施例中，其中該第一光線、該第二光線以及該第三光線各別係選自一藍光、一紅光、一綠光或該藍光、該紅光以及該綠光之任意組合。

本發明之一實施例中，其中該第一光線之波長以及該第二光線之波長相同；該第二光線之波長以及該第三光線之波長相異。

本發明之一實施例中，其中該紅光之波長係於590nm~750nm之間，該藍光之波長係於420nm~495nm之間，該綠光之波長係於495nm~590nm之間。

本發明之一實施例中，其中該高角度光源可係一局部半球形投光裝置或環狀光源裝置，其中設置複數個發光元件。

本發明之一實施例中，其中該半球形投光裝置之上方穿設一通孔讓正向垂直光通過，該彩色取像裝置對應該通孔之位置接收該至少一凸塊反射之該第一光線(正向垂直)、該第二光線以及該第三光線。

本發明之一實施例中，其中該高角度光源以及該低角度光源各別係一環形投光裝置。

本發明之一實施例中，其中該正光源包含一第一發光元件以及一可部分透光及部分反光的半透半反鏡，該第一發光元件發出該第一光線至該半透半反鏡，該半透半反鏡反射該第一光線至該至少一凸塊。

為使　貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以實施例及配合說明，說明如後：

有鑑於上述習知技術之問題，本發明係於利用一正光源、一高角度光源以及一低角度光源照射至少一凸塊，以及該至少一凸塊之一頂部被壓平形成之一上表面，該正光源發出一第一光線至該至少一凸塊，該高角度光源發出一第二光線至該至少一凸塊，該低角度光源發出一第三光線至該至少一凸塊，其中該第一光線之一第一角度係於70度至90度(含90度)之間，該第二光線之一第二角度係於50度至80度之間，該第三光線之一第三角度係於0度至60度之間，該至少一凸塊以及該上表面反射該第一光線、該第二光線以及該第三光線，利用一彩色取像裝置接收之該些光線，以檢測該至少一凸塊是否異常。

請參閱第1圖，其為本發明之實施例之結構示意圖，如圖所示，本實施例中，其係一種凸塊檢測裝置1，其用於檢測至少一凸塊10，該凸塊檢測裝置1包含一正光源20、一高角度光源30、一低角度光源40以及一彩色取像裝置50；於本實施例中，該至少一凸塊10之材料係一導電材料，該導電材料包含一錫球，但本實施例不在此限制，該導電材料也可為可導電之金屬材料。

再次參閱第1圖，如圖所示，於本實施例中，該至少一凸塊10之一頂部被壓平形成一上表面12，且該至少一凸塊10之一底部14之面積大於等於該上表面12之面積，使凸塊形成上方較小下方較大之結構，該正光源20發出一第一光線L1至該至少一凸塊10，該高角度光源30設置於該正光源20之一下方，該高角度光源30發出一第二光線L2至該至少一凸塊10，該低角度光源40設置於該高角度光源30之一下方，該低角度光源40發出一第三光線L3至該至少一凸塊10，該彩色取像裝置50接收該至少一凸塊10所反射之該第一光線L1、該第二光線L2以及該第三光線L3，該彩色取像裝置50對應感測該上表面12反射之光線波長與該至少一凸塊10之其他部分反射之光線波長，其中，該上表面12反射之光線波長與該至少一凸塊10之其他部分反射之光線波長有所區別。

接續上述，於本實施例中，該第一光線L1與該至少一凸塊10之該底部14之間具有一第一角度 θ1，該第一角度 θ1係於70度至90度之間，該正光源20以接近垂直之角度照射該至少一凸塊10，該第二光線L2與該至少一凸塊10之該底部14之間具有一第二角度 θ2，該第二角度 θ2係於50度至80度之間，該高角度光源30以高角度照射該至少一凸塊10，該第三光線L3與該至少一凸塊10之該底部14之間具有一第三角度 θ3係於0度至60度之間，該低角度光源40以低角度照射該至少一凸塊10。

接續上述，於本實施例中，該至少一凸塊10係設置於一基板60之一上方，且該至少一凸塊10之數量可為複數個凸塊10，並均勻排列於該基板60之該上方；於本實施例中，該基板60係晶片，但本實施例不在此限制。

接續上述，於本實施例中，該第一光線L1、該第二光線L2以及該第三光線L3各別係選自一藍光、一紅光、一綠光或該藍光、該紅光以及該綠光之任意組合，使該至少一凸塊10被照射之部分產生顏色，於本實施例中，該第一光線之波長以及該第二光線之波長可相同；該第二光線之波長以及該第三光線之波長相異，但本實施例不在此限制。

接續上述，於實施例中，該紅光之波長係於590nm~750nm之間，該藍光之波長係於420nm~495nm之間，該綠光之波長係於495nm~590nm之間，但本實施例不在此限制。

再次參閱第1圖以及參閱第2A圖至第2B圖，第2A圖至第2B圖為本發明之實施例之光線路徑示意圖，如圖所示，本實施例進一步揭示本實施例之光線路徑，該至少一凸塊10之該頂部被壓平形成該上表面12，該至少一凸塊10具有一凸塊側面13，該正光源20發出該第一光線L1，該第一光線L1之一部分射至該上表面12，該上表面12反射該第一光線L1至該彩色取像裝置50，該第一光線L1之另一部分射至該凸塊側面13，因該凸塊側面13之結構以及該第一角度 θ1，該凸塊側面13僅反射少量或不反射(視 θ1角度與凸塊10平滑度而定)該第一光線L1至該彩色取像裝置50，使該第一光線L1之顏色集中於該上表面12；該高角度光源30發出該第二光線L2，該第二光線L2之一部分射至該上表面12，該上表面12反射該第二光線L2至該彩色取像裝置50，該第二光線L2之另一部分射至該凸塊側面13，因該凸塊側面13之結構以及該第二角度 θ2，該凸塊側面13上半部與上表面12交接處有反射部分之該第二光線L2至該彩色取像裝置50，反射多寡仍視 θ2角度及凸塊10平滑度而定，使該第二光線L2之顏色也有小部分於該上表面12；該低角度光源40發出該第三光線L3，該第三光線L3之一部分射至該凸塊側面13，該凸塊側面13下半部反射該第三光線L3至該彩色取像裝置50，該第三光線L3之一部分射至該凸塊側面13結構下半部，該上表面12及凸塊側面13結構上半部僅反射少量之該第三光線L3至該彩色取像裝置50，反射多寡仍視 θ3角度及凸塊10之平滑度而定，使該第三光線L3之顏色集中於該凸塊側面13下半部。

接續上述，於本實施例中，正常之該至少一凸塊10之該凸塊側面13因角度大，絕少反射該第三光線L3至該彩色取像裝置50，而當該凸塊側面13之結構崩塌、凸出或損壞時，該凸塊側面13反射較多之該第三光線L3至該彩色取像裝置50，使該第三光線L3之顏色集中於該凸塊側面13下半部。

再次參閱第2A圖至第2B圖以及參閱第3A圖至第3C圖，第3A圖至第3C圖為本發明之實施例之凸塊之反射光線示意圖，如圖所示，於本實施例中，該第一光線L1之波長以及該第二光線L2之波長相同，該第二光線L2之波長以及該第三光線L3之波長相異，例如該第一光線L1為藍光，該第二光線L2可對應為藍光，該第三光線L3需與該第二光線L2相異，因此該第三光線L3可為紅光或綠光，於本實施例以該第一光線L1、該第二光線L2為藍光，該第三光線L3為紅光舉例。

接續上述，於本實施例中，該至少一凸塊10受該第一光線L1、該第二光線L2以及該第三光線L3照射形成顏色，該至少一凸塊10之該上表面12主要反射該第一光線L1以及一部分該第二光線L2，經該彩色取像裝置50接收該第一光線L1以及該第二光線L2後，該上表面12及凸塊側面13上緣呈現藍色，而該至少一凸塊10之該凸塊側面13下緣主要反射該第三光線L3，經該彩色取像裝置50接收該第三光線L3後，該凸塊側面13下緣呈現紅色，該凸塊側面13之上緣呈現藍色，其可快速區分該至少一凸塊10之該上表面12與該凸塊側面13，以檢測該至少一凸塊10之結構狀況。

接續上述，於本實施例中，該彩色取像裝置50利用預設之正常影像與取得之影像比較，可快速檢測該至少一凸塊10之結構狀況，如第3C圖所示，當該至少一凸塊10具有異常結構時，該彩色取像裝置50可快速檢測得知，例如該至少一凸塊10之該底部14之面積過大或過小，即回報異常，例如該至少一凸塊10之該上表面12之面積過大或過小，即回報異常等等。

接續上述，於本實施例中，該上表面12可為一平坦狀表面12’(如3A圖)或一粗糙狀表面12’’(如3B圖)。在第3A圖中，該上表面12係該平坦狀表面12’時，該凸塊檢測裝置1對應開啟該正光源20以及該低角度光源40，並關閉該高角度光源30，其因該平坦狀表面12’與該正光源20幾近垂直無須使用該高角度光源30，即可檢測該上表面12；而在第3B圖中，該上表面12係該粗糙狀表面12’’時，該凸塊檢測裝置1對應開啟該正光源20、該低角度光源40以及該高角度光源30，其因該粗糙狀表面12’’係具有凹凸起伏之表面，若只使用該正光源20照射，容易受凹凸起伏反射光線至兩側，影響該上表面12之檢測精準度。

參閱第4圖，其為本發明之另一實施例之結構示意圖，如圖所示，本實施例進一步揭示該高角度光源30係一半球形投光裝置70，該半球形投光裝置70設置複數個第二發光元件72，該些個第二發光元件72之位置各別對應該高角度光源30之位置，使該半球形投光裝置70部分之該些個第二發光元件72，以該第二角度θ2發出該第二光線L2，其中部分之該些第一發光元件72因角度不符合θ2的需求，可選擇關閉不予開啟，本實施例更進一步於該半球形投光裝置70之一上方穿設一通孔74，該彩色取像裝置50對應該通孔74之位置接收該至少一凸塊10反射之該第一光線L1、該第二光線L2以及該第三光線L3，即係該至少一凸塊10反射之該第一光線L1、該第二光線L2以及該第三光線L3各別穿過該通孔74射至該彩色取像裝置50。接續上述，於本實施例中，該低角度光源40係一環形投光裝置，該環形投光裝置設置複數個第三發光元件42，該些個第三發光元件42發出該第三光線L3至該至少一凸塊10；於本實施例中，該高角度光源30也可係一環形投光裝置，使該高角度光源30以及該低角度光源40各別為一環形投光裝置，並各別發出該第二光線L2以及該第三光線L3，但本實施例不在此限制。

此外，第4圖中的高角度光源30及低角度光源40兩裝置亦可合而為一個半球形投光裝置70，將其內介於50度~80度的第二發光元件72視為高角度光源30選擇性的開啟、將其內介於0度~60度的第二發光元件72視為低角度光源40選擇性的開啟，本發明案不以此為限。

參閱第1圖至第5圖，第5圖為本發明之另一實施例之正光源結構示意圖，如圖所示，本實施例進一步揭示該正光源20係包含一第一發光元件22以及一可部分透光及部分反光之半透半反鏡24，該第一發光元件22發出該第一光線L1至該半透半反鏡24，該半透半反鏡24反射該第一光線L1至該至少一凸塊10，該至少一凸塊10之該上表面12反射該第一光線L1，反射之該第一光線L1穿過該半透半反鏡24並射至該彩色取像裝置50，本實施例也可與上述實施例之該半球形投光裝置70結合，將該半透半反鏡24對應設置於該通孔74之一上方，供反射之該第一光線L1、該第二光線L2以及該第三光線L3穿過，但本實施例不在此限制，且需注意到，本發明案中所稱的半透半反鏡，其透光及反光之比例並未有所限制。

綜上所述，本發明提供一種凸塊檢測裝置，其利用正光源、高角度之光源以及低角度之光源，同時以不同角度照射頂部被壓平形成上表面之凸塊，並以彩色取像裝置接收上表面之凸塊所反射之光源，其中上表面反射之顏色與凸塊其他部分反射之光線之顏色可供區別，以快速檢測凸塊之狀態，解決習知檢測凸塊之方式及裝置，消耗之時間成本過大，難以直接落實到產線應用中之問題。

故本發明實為一具有新穎性、進步性及可供產業上利用者，應符合我國專利法專利申請要件無疑，爰依法提出發明專利申請，祈  鈞局早日賜准專利，至感為禱。

惟以上所述者，僅為本發明一實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，故舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

1:凸塊檢測裝置 10:凸塊 12:上表面 12’:平坦表面 12’’:粗糙表面 13:凸塊側面 14:底部 20:正光源 22:第一發光元件 24:半透半反鏡 30:高角度光源 40:低角度光源 42:第三發光元件 50:彩色取像裝置 60:基板 70:半球形投光裝置 72:第二發光元件 74:通孔 L1:第一光線 L2:第二光線 L3:第三光線 θ1:第一角度 θ2:第二角度 θ3:第三角度

第1圖：其為本發明之實施例之結構示意圖； 第2A圖至第2B圖：其為本發明之實施例之光線路徑示意圖； 第3A圖至第3C圖：其為本發明之實施例之凸塊之反射光線示意圖； 第4圖：其為本發明之另一實施例之結構示意圖；以及 第5圖：其為本發明之另一實施例之正光源結構示意圖。

1:凸塊檢測裝置

10:凸塊

12:上表面

14:底部

20:正光源

22:第一發光元件

24:半透半反鏡

30:高角度光源

40:低角度光源

50:彩色取像裝置

60:基板

L1:第一光線

L2:第二光線

L3:第三光線

θ1:第一角度

θ2:第二角度

θ3:第三角度

Claims (11)

1. 一種凸塊檢測裝置，其包含： 至少一凸塊，其一頂部被壓平形成一上表面，該至少一凸塊之一底部之面積大於等於該上表面之面積，該至少一凸塊之材料係一導電材料； 一正光源，其發出一第一光線至該至少一凸塊，該第一光線與該至少一凸塊之該底部之一第一角度係於70度至90度之間； 一高角度光源，其設置於該正光源之一下方，該高角度光源發出一第二光線至該至少一凸塊，該第二光線與該至少一凸塊之該底部之一第二角度係於50度至80度之間； 一低角度光源，其設置於該高角度光源之一下方，該低角度光源發出一第三光線至該至少一凸塊，該第三光線與該至少一凸塊之該底部之一第三角度係於0度至60度之間；以及 一彩色取像裝置，其接收該至少一凸塊反射之該第一光線、該第二光線以及該第三光線； 其中，該上表面反射之光線波長與該至少一凸塊之其他部分之反射之光線波長可供區別。
2. 請求項1所述之凸塊檢測裝置，其中該導電材料包含一錫球。
3. 請求項1所述之凸塊檢測裝置，其中該第一光線、該第二光線以及該第三光線各別係選自一藍光、一紅光、一綠光或該藍光、該紅光以及該綠光之任意組合。
4. 請求項3所述之凸塊檢測裝置，其中該第一光線之波長以及該第二光線之波長相同；該第二光線之波長以及該第三光線之波長相異。
5. 如請求項3所述之凸塊檢測裝置，其中該紅光之波長係於590nm~750nm之間，該藍光之波長係於420nm~495nm之間，該綠光之波長係於495nm~590nm之間。
6. 如請求項1所述之凸塊檢測裝置，其中該高角度光源係一半球形投光裝置，該半球形投光裝置設置複數個第二發光元件。
7. 請求項6所述之凸塊檢測裝置，其中該半球形投光裝置之一上方穿設一通孔，該彩色取像裝置對應該通孔之位置接收該至少一凸塊反射之該第一光線、該第二光線以及該第三光線。
8. 請求項1所述之凸塊檢測裝置，其中該高角度光源以及該低角度光源各別係一環形投光裝置。
9. 請求項1所述之凸塊檢測裝置，其中該正光源包含一第一發光元件以及一半透半反鏡，該第一發光元件發出該第一光線至該半透半反鏡，該半透半反鏡反射該第一光線至該至少一凸塊。
10. 請求項1所述之凸塊檢測裝置，其中該上表面係一平坦狀表面時，對應開啟該正光源以及該低角度光源，並關閉該高角度光源。
11. 請求項1所述之凸塊檢測裝置，其中該上表面係一粗糙狀表面時，對應開啟該正光源、該高角度光源以及該低角度光源。

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