專(zhuān)利名稱：新型集成電路管腳偏差檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件檢測(cè)儀器領(lǐng)域，適用于平面封裝的半導(dǎo)體集成電路管腳偏差的快速、準(zhǔn)確檢測(cè)。
平面封裝型集成電路是新一代半導(dǎo)體器件，其特征是集成度可以做得很高，管腳數(shù)目多，排列緊密。為了保證下一道自動(dòng)焊接工序的可靠性，對(duì)管腳的幾何位置要求很高。管腳幾何位置的偏差有三類(lèi)第一是管腳中心位置偏離設(shè)計(jì)位置，稱管腳間距誤差；第二是當(dāng)器件自然放平在水平平面上時(shí)，某些管腳下端與放置平面的距離，稱離面誤差；第三是管腳下部與放置平面的角度誤差(見(jiàn)圖1)。其中1為器件，∑d為水平放置平面，C表示離面誤差，θ表示角度誤差，p為標(biāo)準(zhǔn)的間距，Δp為間距誤差。
在器件的封裝流水線和檢測(cè)中心，要求測(cè)量這三種誤差并按公差要求進(jìn)行篩選。公知的測(cè)量方法是光學(xué)測(cè)量，例如用工具顯微鏡、投影儀進(jìn)行測(cè)量，其缺點(diǎn)是速度慢，不適用于流水線。而且光學(xué)測(cè)量方法難以測(cè)出位于中間管腳的角度誤差。
本發(fā)明的目的是，克服光學(xué)測(cè)量速度慢的缺點(diǎn)，采用光電測(cè)量方法，設(shè)計(jì)特殊的光學(xué)系統(tǒng)，建立專(zhuān)門(mén)的數(shù)據(jù)處理模型，以新的技術(shù)特征實(shí)現(xiàn)高精度、快速的管腳偏差測(cè)量。
下面對(duì)該發(fā)明的技術(shù)方案和技術(shù)特征結(jié)合附圖加以說(shuō)明本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)如圖2所示四個(gè)溴鎢燈2(圖中只畫(huà)出兩個(gè))，首先經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直鏡3變成半行光，通過(guò)半五角棱鏡4后折轉(zhuǎn)45°，照明器件1。
四個(gè)燈由微機(jī)控制輪流點(diǎn)燃，每排管腳在同一時(shí)刻只被一束平行光照射，將管腳攔光形成的陰影投射到成像屏5上，形成管腳的投影圖。該圖首先經(jīng)分光棱鏡6分成兩個(gè)通道，一個(gè)通道為透射光，經(jīng)透鏡列陣7和主透鏡8，將投影圖成像在電荷耦合器件CCD1的靶面上，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。另一通道為反射光，經(jīng)反光鏡9反射后，經(jīng)同樣規(guī)格的透鏡陣列7及主透鏡8成像在CCD2的靶面上，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。
本發(fā)明的分光系統(tǒng)由分光棱鏡6和反光鏡9構(gòu)成，它將成像系統(tǒng)對(duì)稱地分為透射和反射兩個(gè)通道，分別對(duì)器件的兩組相對(duì)的管腳成像。
本發(fā)明專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的透鏡列陣為一組2個(gè)或4個(gè)透鏡，位于和光軸正交的同一平面上(參見(jiàn)圖3)。通過(guò)中心位置C1、C2、C3和C4的次光軸對(duì)準(zhǔn)器件一組對(duì)邊對(duì)應(yīng)管腳的1/4和3/4處，即圖中O1、O2、O3和O4。透鏡中心C′1、C′2、C′3和C′4相對(duì)于C1、C2、C3和C4錯(cuò)開(kāi)一個(gè)小距離，稱為偏移量δ1、δ2、δ3和δ4。適當(dāng)選擇偏移量，就能使相對(duì)的兩排管腳分成四段，同時(shí)成像在CCD靶面上，在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)內(nèi)在一幀內(nèi)同時(shí)處理。
上述設(shè)計(jì)使CCD的靶面得到充分利用，分辨率提高了一倍。
圖4為一個(gè)管腳在兩束不同方向的平行光照射下形成陰影的示意圖。圖中OA為管腳前端(近似為一個(gè)長(zhǎng)方體)的中心軸。
圖5中設(shè)∑d為器件的放置平面，即x、y平面，一排管腳沿x方向排列。z軸與x、y平面正交?！芻為成像屏。平行光將管腳投影到∑c上。
設(shè)兩個(gè)陰影中心坐標(biāo)分別為x′、x″，∑c和∑d相距h，管腳的厚度為b，則該管腳的中心坐標(biāo)x=x′+x′′2----(1)]]>離面度C=z=x′′-x′2-(h+b2)----(2)]]>在y方向上不同截面測(cè)出z值，記為{zm}，將zm這些值用線性擬合法合成一條直線，它與x、y平面的夾角就是θ(見(jiàn)圖6)。
由于以下三個(gè)原因(一)光源線度是有限的，因此形成的光束并不是嚴(yán)格的平行光；(二)光學(xué)系統(tǒng)存在衍射和像差；(三)成像屏在散射過(guò)程中的噪聲，使得到的陰影灰度曲線(圖7中的Ik)并不具有理想的直邊，而是具有隨機(jī)噪聲的過(guò)渡曲線。公知的數(shù)據(jù)處理方法是由Ik抽樣值的微分極大值或微分重心等方法來(lái)首先確定邊緣的準(zhǔn)確位置，然后定義兩個(gè)邊緣位置的中心為陰影中心，稱為邊緣探測(cè)法。由于噪聲的影響，光照度的短時(shí)起伏及長(zhǎng)期使用下光強(qiáng)的下降，都會(huì)導(dǎo)致灰度曲線的變化，從而形成邊緣探測(cè)的誤差。
本發(fā)明不采用邊緣探測(cè)方案，而定義了灰度曲線的對(duì)稱性評(píng)價(jià)函數(shù)Ek，來(lái)測(cè)出陰影的對(duì)稱中心。對(duì)于第k個(gè)抽樣點(diǎn)，Ek=Σn=N1N2(Ik-n-Ik+n)----(3)]]>式中N1和N2是適當(dāng)選取的自然數(shù)，N2＞N1，圖7中繪出Ek的曲線。顯然，陰影的對(duì)稱中心對(duì)應(yīng)于Ek的零點(diǎn)，該點(diǎn)可以由Ek的抽樣值經(jīng)過(guò)線性回歸方法準(zhǔn)確求出。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及效果顯然，上述三個(gè)影響邊緣測(cè)量的因素，對(duì)兩個(gè)邊緣的影響是相同的，具有同樣的對(duì)稱性，它們僅改變灰度曲線的形狀，卻不改變它的對(duì)稱中心的位置，根據(jù)這一方案算出的對(duì)稱中心具有很高的準(zhǔn)確度和抗干擾性。因此，該新型集成電路管腳偏差檢測(cè)裝置，適用于平面封裝的半導(dǎo)體集成電路管腳偏差的快速、準(zhǔn)確檢測(cè)。
本發(fā)明的實(shí)施例見(jiàn)圖1至圖7所示。并按前面所述的各個(gè)部件之相互位置及光學(xué)系統(tǒng)之裝置。所采用零件的實(shí)際參數(shù)為光源2為12V、20W溴鎢燈；透鏡3的孔徑為27mm，焦距為75mm；半五角棱鏡4的偏轉(zhuǎn)角為45°；分光棱鏡6的分光比為1∶1；反光鏡9的反射率≥98％；透鏡列陣7的焦距為210mm，孔徑15mm；偏移量分別為δ2＝δ3＝0.5mm，δ1＝δ4＝1.5mm；主透鏡8的焦距為75mm，相對(duì)孔徑為1∶1.7；CCD的像素?cái)?shù)為795×596。


圖1平面型集成電路管腳偏差示意圖1平面型集成電路∑d水平放置平面C離面誤差θ角度誤差p標(biāo)準(zhǔn)的間距Δp間距誤差圖2光學(xué)系統(tǒng)圖2 光源(溴鎢燈)3 準(zhǔn)直鏡4 半五角棱鏡 5 成像屏6 分光棱鏡7 透鏡列陣8 主透鏡 9 反光鏡圖3透鏡列陣的功能示意4平行光對(duì)管腳的投影作用圖5管腳偏差的計(jì)算∑c成像屏圖6由z坐標(biāo)的數(shù)據(jù){zm}計(jì)算角度圖7管腳投影像的灰度曲線及對(duì)稱性評(píng)價(jià)函數(shù)曲線k采樣點(diǎn)Ek對(duì)稱性評(píng)價(jià)函數(shù)Ik管腳投影像的灰度函數(shù)
權(quán)利要求
1.具有光源、準(zhǔn)直鏡、偏轉(zhuǎn)棱鏡、分光系統(tǒng)、成像系統(tǒng)、電荷藕合器件(CCD)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的新型集成電路管腳偏差檢測(cè)裝置，其特征是設(shè)計(jì)了新型分光系統(tǒng)，及其分光后每一通道均由獨(dú)特設(shè)計(jì)的透鏡列陣所構(gòu)成的檢測(cè)裝置。
2.按照權(quán)利要求1所述的新型集成電路管腳偏差檢測(cè)裝置，其特征在于采用平行光從兩個(gè)不同方向?qū)呻娐菲骷苣_進(jìn)行照射，投影的二光束為平行光，它是由兩個(gè)近似的點(diǎn)光源2經(jīng)兩個(gè)準(zhǔn)直透鏡3及兩個(gè)半五角棱鏡4形成的兩束平行光。
3.按照權(quán)利要求1所述的新型集成電路管腳偏差檢測(cè)裝置，其特征在于分光系統(tǒng)是由一個(gè)分光棱鏡6和一個(gè)反射鏡9構(gòu)成，將成像系統(tǒng)分成兩個(gè)完全對(duì)稱的兩個(gè)通道，分別對(duì)被測(cè)集成電路相對(duì)的兩組管腳成像。
4.按照權(quán)利要求1所述的新型集成電路管腳偏差檢測(cè)裝置，其特征在于設(shè)計(jì)的每一通道中的透鏡列陣裝置為一組2個(gè)或4個(gè)透鏡，并位于和光軸正交的同一個(gè)平面上，通過(guò)透鏡中心位置的偏移，選擇適當(dāng)?shù)钠屏浚蛊骷鄬?duì)的兩排管腳分成四段，并同時(shí)成像在CCD靶面上，即在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)內(nèi)可在一幀內(nèi)同時(shí)處理。
5.一種按照權(quán)利要求1所述裝置測(cè)量的數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于是采用了以對(duì)稱性評(píng)價(jià)方案，定義對(duì)稱性評(píng)價(jià)函數(shù)來(lái)準(zhǔn)確測(cè)定管腳陰影的對(duì)稱中心，從而算出管腳偏差的全部參數(shù)。
6.按照權(quán)利要求5所述對(duì)稱性評(píng)價(jià)方案的數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于對(duì)稱性評(píng)價(jià)方案是定義了灰度曲線的對(duì)稱性評(píng)價(jià)函數(shù)Ek，來(lái)測(cè)出陰影的對(duì)稱中心。
全文摘要
本發(fā)明為新型集成電路管腳偏差檢測(cè)裝置，采用平行光從兩個(gè)不同方向照射集成電路器件管腳，并運(yùn)用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的分光系統(tǒng)和透鏡列陣將兩排管腳分成四段同時(shí)處理，并定義了專(zhuān)用的對(duì)稱性評(píng)價(jià)函數(shù)來(lái)準(zhǔn)確測(cè)定管腳的位置，具有大容量并行處理、快速、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，適用于平面型集成電路封裝流水線上對(duì)管腳偏差的快速、準(zhǔn)確檢測(cè)。
文檔編號(hào)H01L21/70GK1131816SQ9510242
公開(kāi)日1996年9月25日 申請(qǐng)日期1995年3月17日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月17日
發(fā)明者宋菲君, 宋建力, 俞蕾, 王長(zhǎng)生, 周漢賢, 楊日興, 尹廣順 申請(qǐng)人:中國(guó)大恒公司, 新加坡國(guó)民半導(dǎo)體公司