TW200533894A - Computer control measuring center - Google Patents

Description

200533894 五、發明說明（1) 指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：第（二）圖。 (二） 本代表圖之元件代表符號簡單說明： 圖號 名稱 210 三轴機械平台 211 探頭夾取裝置 212 探頭庫 213 共同的資料擷取系統 214 個人電腦

200533894 ------- 五、發明說明（2) 【發明所屬之技術領域】 設備的應用’利用-個多軸機構平台、 動或手動：ΐ引裝置及一個資料擷取系統的設備，由自 取功效。本發明因為共用-個多軸平台及 效’有明顯減少佔地面積及降低成本的功 了大幅鈿短檢測時間，及增加檢測精度。 【先前技術】 型電=者業的蓬勃發展與不斷的進步之下，掌上 斷要喪#緻爭活、手提式攝影機、隨身聽等電子產品不 ^求精緻、更小化。亦即是說，基板組裝上的晶片 _電路、兀件等等，所佔的面積越小越好，而關鍵技術之 -就是檢測技術和品質管制。在折倉…，：關鍵技術之 ，、k冋互相耦合的可能性也提高，這顯示檢測# M i 品質管制必然成為下一個主流。 員不檢測技術和

傳統的里測儀器如圖一所示，具有一個檢測的平A 1上〇 ’ 一個檢測探頭112 ’ 一個資料擷取 σ 時’待測物⑴置於檢測平台u。上進行量測先？： 測得的資料藉由值私Μ、n n + 里A &頭所 ^ — 傳輸線1 1 3傳送到資料擷取系統1 1 4内作銥 項。於實際應用上，有以下的缺點： 4内作解 (1 )只能作單一功能的檢 200533894 五、發明說明（3) ^^ - (2 )儀器佔地面積，無法作有效的空間利用 (3 )無法作具有搞合性變因的量測 因此要有多種物理量之量測的需求，就需要多台不同單一 功能的量測儀器設備，因而佔用多台的地表面積，並且 增加購置成本。 眾所皆知，在生產技術中，切削加工中心的優點在於 工件不必拿離開工作台、不必重新對準，即可一次完成戶^ 有切削工作，其精度因為參考同一基準，因此會大大增 加。此外也不需要多個床台，所有加工皆利用同一組】轴 平台’刀具放在刀具庫，利用換刀模組來換刀。基於此， 於量測技術方面，本發明提出量測中心機的概念，機械平Φ 台與資料擷取系統都可共用，只需要更換探测頭，達到一 機多用的功能，以改善以上之問題。 【發明内容】 本發明之主要目的係提供一共用的多軸運動檢 以縮減設備的占地面積，增加有效空間的利用。 0 本發明之另一目的係提供一共用的資料擷 擷取的資料能很精確地作後續的整合處理，^糸統，使 變因的量測。 作具耦合性 本發明之另一目的係提供一共用的影 或位置量測，使量測位置更精準，並且可 特定區域 搞合性變因的量測。 5 位置作具 本發明之另一 目的係提昇量測設備的多功性 達成一

200533894 五、發明說明（4) 機多用的目的，降低檢測設備的成本。 為使貴審查委員對本發明之目的、特徵及功效能夠 有更進一步的瞭解與認識，茲配合下列圖示詳細說明於 後： 圖號對照表 圖號 名稱

110 檢 測 平 台 111 待 測 工 件 112 檢 測 探 頭 113 訊 號 傳 輸 線 114 資 料 擷 取 系 統 圖號 名稱 210 — 軸 機 械 平 台 211 探 頭 夾 取 裝 置 212 探 頭 庫 213 共 同 的 資 料 擷取系統 214 個 人 電 腦 圖號 名稱 310 量 測 探 針 311 攝 影 機 鏡 頭 第10頁 200533894 五、發明說明（5) 312 待測工件 313 探針與工件間垂 直 距 離 314 探針位置 315 使用者設定的起 始 點 位置 316 探針位置與使用 者 設 定之起始點的 水 平距 離 317 探針位置與使用 者 設 定之起始點的 垂 直距 離 圖號 名稱 410 Y軸線性移動機構 411 X軸線性移動機構 412 Z軸線性移動機構 413 待測物件放置平 台 414 伺服馬達 415 探頭夾取裝置 圖號 名稱 510 標準化探頭 511 探頭夾取機構 512 探頭夾取機構旋 轉 軸 心X 513 探頭夾取機構旋 轉 轴 心Y 圖號 名稱 圖 號 名稱 610 光源 615 第二個光圈 611 第一個光圈 616 影像接收器 « 孀

第11頁 200533894

五、發明說明（6) 612 分光鏡 613 物鏡 614 光線聚焦面 圖號 名稱 710 外側探針 711 外側探針 712 内部探針 713 内側探針 617 618 光投射於非共焦面的行經$ _ 光投射於共焦面的行經路和 圖號 名稱 810 C X 軸 811 C y 軸 812 放置取像 813 晶片取放 814 基材放置 815 影像操取 816 電荷耦合 圖號 817 818 模組 的平台819 裝置 820 平仝 1 Ο 821 卡 822 元件 (CCD ) 名稱 電源供應器 低失真無同軸照落型鏡頭 測試晶片 測試基材 立體分光鏡組 光源

測用探頭，一個樓-5里如頭的探頭庫212，其中放置各: 測頭的動作。還有—的夾取裝置2U，可作自動的轉換 的功能除作資料掏取以

第12頁 200533894 五、發明說明（7) _ 合，最後再由資料擷取系統連接 分析等。測試令心機因有了測頭貝料的統整 點： 幻概心，故有以下的優 (1 )多軸平台可共用； (2 )電腦可共用（只要介士 可）； 、成號處理軟體更換即 (3)機台可共用； ;:;可視工作所需決定探頭庫的測頭項目· (5 )不佔空間； ^貝項目， (6 )特別適合實驗室及研究單位使 (7 )微機電系統特別適合， | (8)具有耦合性的二 以體積小，且精密； ⑽㈣的軟體運算技術量測出來融合(一 以下將為量測中心吗今 的硬體規格、$同：輪：的說明’包含機構平台 計、探頭擷取資# ^=的轉換、探测頭夾取裝置的設 呼u取貝枓修正與人機介面的設計。 (一）傳輪介面的整合： _9料傳輸介面可採用早期的RS232、 資料傳送的時n ^專L里也大幅的增加，可減少量測 測量。USB 2n\、作更精確的資料取樣，達成快速正確的 48〇^^衫的高傳榦市面上最普及的傳輪介面，其 則速率、熱插拔、容許不同頻寬的設備同

第13頁 200533894 五、發明說明（8) :連接且：同時工作是USB 2 〇赢得目前 原因’許多新的電腦周邊產品已慢慢的 的主要 (pnnter port)、RS-232 介面， 辛機車 機、印表機、滑鼠等，所有的甚σ i /面’如數據 fi , a-^TIQR 9 nyv 、產°口 "面已慢慢的往USB發 5目别USB 2.0介面已成為電腦 性高、價格便宜。 什千配侑擴充 佳4 :明=;二：2. 〇作為探測頭的資料傳輸介面的較 與ί ί間的Ϊ二曰：構如圖三所示，以_ Ηϋβ作為主機 ^ ;二、連、、、σ，八内有介面電路可作電源的管理與裝置 ,Ϊ :;偵測。再下一層可直接連接標準，2. 0規格 e «下相谷）的探測頭，如探測頭是非標準的usb介 捻$經由USB/Serial或是USB/IDE介面轉換電路，作資 /- S ^的轉換，以達成介面統一的效果。於未來若感測探 用無線傳輸介面（Wireless)，如1EEE802· 11G、 μ # 02· l5· 3等，探頭可少了佈線的問題，本發明的普及 性將更為提高。 夂 (二）修正探頭擷取資料：

電腦透過傳輸介面取得的資訊有兩組，一是機械平台 =^回的位置座標值，另一組為探頭的擷取資料，兩組資 二疋由獨立的操取系統取得，必需將這兩組獨立取得的資 整& 修正處理後’才能成為有效的資料供後續的分 析使用。可用一數學式來說明： D ( X，y，Z ) : f ( X，y，z，d )

第14頁 200533894 五、發明說明（9) -----

D(x，y，z)表示探頭於機械座標（x，y，z)上探頭所梅 值，為我們最後欲取得的資料，而f (X，y，z，d)是。一到的 函數，透過這函數的運算，可將機台座標傳回值個數學 與探頭傳回值d作整合修正，才可得到所需的有欵Z) (x’y，z)，而函數的修正内容為下： 、料D (1 )資料格式修正 不同探頭其傳回的測量值格式與單位會不相同， 軟體作傳回資料的單位或格式修正，使全 2 =需用 式都相同。 丨旧傅回資料格 (2 )取樣頻率的修正 系統作量測時，電腦會讀入兩組數據，一 的座標值，另一個县扠π认你 ^ 機械千台傳回 有時無法調整為}榮 的取樣頻率 需使用軟體作内插法修正。 才應出問題，所以 以雷射量測為例： D(x，y，z)表示笨 _ δ.± + «β 故： 某特疋時間所取得的（x，y，z)座標資料， 機械座標的取揭 '月* =1〜η ; U為，傳回的取樣值為（Xi,yi)]

雷射探頭的取桴、w U 當時間為時月為ΛΤ，傳回的取樣值為dj，j =1〜m 以線性内差法，炎’所對應的機械座標為（Xi，y.) 去，求出時間為σ時所對應 ) 丁颴扪田射碩取樣值山：

200533894 五、發明說明（10) 乂· =「冬 + -心.)]χσ 其中 j = int[cr/AT]， dj為雷射頭的第j個取樣值 dj+1為雷射頭的第（j ^ )個取樣值 G為一常數，可作為單位修正用 故 D(x，y，z)之值即為（Xi，yi，di ) d = l〜n (三）量測導引裝置 頭，機中，經常需要能針對特定的位置下探 事先將待測特定位置，=引匕，亦即-攝影機，可 攝影機取像標定探頭所=一 量測的區域，藉由 具有此種導引裝晋，^ 置 般市售的量測設備較少 真正量測到的^定立來本發明的使用者得以確定他 的結果，也可減小θ置，而非只是大約的位置或只是統計 加裝顯微：；；測=:降低接觸式探頭的磨耗。 調定其焦距與視野。一，1疋變焦型式，可依觀測範圍來 樑式，否則常常容总：般探頭多半為垂直4，除非是懸臂 野看不到探頭底 2到夾頭的遮蔽與阻擋，使鏡頭的視 三種加裝攝影機的方二/則物表面狀況，所以一般可以提出 (1)側裝式：摄&拖式，以解決這種難題。 相隔一段已知距離n探頭的轴向平行，並於水平方向 使用者利用滑氣圈 2影機先行提供觀測範圍的影像， '圈選乾圍，之後系統將探頭移至所圈選的 _ 第16頁 五、發明說明（II) 範圍進行掃描量測。 (2)同軸式：攝影機與探 使探頭與待測物表面相隔一段的轴向相同，並於垂直方向 供觀測範圍的影像，使用者利用:，離，由攝影機先行提 將攝影機移出，探頭下移至所圈:2圈選範圍，之後系統 (3 )光纖束導引与傻 圈k的範圍進行掃描量測。 像的攝影機似/鏡的光纖束導引影 ;;待測物表面接觸的影像，可說可即時取得探 以度扭曲的現象，須做後續處的方法，但影 例，用一攝影機置的量測導引方式為實施 31 〇為量測探針的位置；η、1 ’則物之間如圖四所示，其中 體分光鏡組，利用井’為一攝影機，攝影機内裝有立 上下方的影像，即探頭w f;射原理可使攝影機同時取得 測物。量測時，垂 影像與待測物影像；3 1 2為待 知距離313，由攝影機\使/罙頭與待側物表面相隔一段已 的影像，使用者可利 仃提供待測物31 2影像與探針31〇 點或範圍。圖五為$ =鼠於待測物影像圈選欲量測起始 其中圖五-a為攝影^ 引裝置申攝影機所取得的影像， 中心點位置，圖五—b A侍之探頭位置影像，3 1 4為探頭的 使用者所選定的量测J所取得的待測物表面影像，315為 五-b重疊後的影像，:』位置，圖五-c為圖五—a與圖 定的起始點315間的位ί 可看出探頭位置314與使用者指 這兩個距離之後，系^置偏移量316、317，經軟體計算出 ’、、、、即將攝影機3 11移出，經3 1 6與3 1 7 200533894

的位置偏 使用者所 探頭時也 的位置是 用夾頭， 攝影機作 再者 料能很精 移量修正後， 選的起始點位 可作探頭的自 否有偏位，軸 即能解決此一 即可確實的量測到 休碩3 1 0下移 ^ ^ rK «V JE. 1 5。利用引像導引裝置於變更 广正，更換探頭時，需考慮探頭 二疋否有偏轉，利用自我對準的共 =題、。或將裝置好的探頭移至顯微 亦可達到更佳的精度。 量測作校正， 因為本發明係 確地作後續的 引特定區域或位置量測 一位置換測頭做多次量 f用一資料擷取系統，使擷取的資 整合處理，當使用此共用的影像導 、’因量測位置更精準，所以可在同 測後’作具有耦合性變因的量測。 (四）共用機械平台硬體規格 411，圖械平台的示意圖，包含了X軸線性移動裝置 移動裝置410，Z轴線性移動裝置412，於XY ^線性移動裝置上架設了工件放置平台413，此平台可作 又的轉動；另外還有一個探測頭夾取裝置4 1 5。 一動力褽置採用四個panas〇nic MSM系列2〇⑽不含剎車 片伺服馬達414，定格轉速3〇〇〇RPM，定格輸出扭力為 口 二1 ’饲服馬達的驅動器採用p a n a s ο n i c ΜI N A S系列 的驅動器，輸出能力2〇〇W，AB相基式的編碼器信號輸出， 最大不失真分解能可達10000分割。 一 ’袞珠導螺桿採SNK的產品，螺桿間距為1 〇mm，所以XY2 二轴的機械解析度為1 //m ( 10mm / 1 0 0 0 0 )，而旋轉解相 度為 〇· 036 度（ 360 / loooo )。

200533894 五、發明說明（13) 運動控制卡逆用丁 A畆、W k 選用研院EPCI0— 6000系列的控制卡，内 含軸運動控制及數位式盥 可备 給、料、慢速寸動；f比式1/0的功月匕’可作移位進 雙調式奈米平台，，亦即力夕”動…等：能。另外也可使用 度提昇至奈米範圍 裝壓電致動奈米平台，使系統精 (五）共用夾頭部份 =:a為共用夾頭與標準探頭外型的設 =頭1卜；包裝成標準的外型510,將之模組化配合 測元件本身的限制’還有探測頭與探頭夾具 ^ 1或接Λ方式，設計出一標準的檢測探頭外型510。圖中 為捸頭夾具，具有兩個軸向的旋轉自由度512、513， 夾具與檢測探頭是利用滑槽的方式作接合，圖七_b為接合 後示意圖。 ° 【實施方式】 標準化機械平台搭配各種不同型式的感測器或測量元 件，可使這個量測設備變得更多樣化、多功能化、更具彈 性。以下將提出各種可實施的案例。 、 鄱 〔本發明實施例一〕 雷射掃描量測 逆向工程是將既有的工件、模型或樣品經過三次 測技術及CAD/CAM軟體重建3-D之CAD模型，並藉此方法以

200533894 五、發明說明（14) 回溯原設計資料以進行修改或 非接接觸式量測的優點為不二1 _要工作。 度快、可量取細小或易變形之^人為逐點量測，量測速 體表面造成傷害，_中心二力，不會對物 頭，即可作雷射測距的功能。^ ^置入雷射探 體上經反射後由探頭上的f 、木頭各出雷射光打在物 距離量測。配合標準化的機可作單點的 描、面掃描的量測等功能=構：位移作線掃 ^ m . 電鍍的陶瓷材料作線掃描的結果， ”标不早位為mm，採用NAIS u = 等級雷射湄，、、古J 7 ο η , 旧里列妹頭叹備（3Β 原/皮長78_，探頭最高解析 〔本發明實施例二〕 超音波掃描檢測（C — Scan) 超音波檢測係利用高頻振動的音波導入材料内 二：測材料表面或内部缺陷之非破壞檢測方法。此檢心 除2於檢測缺陷外，尚可用於量測試件厚度，進一步若利 用音波在材料内部的穿透性差異或音速改變情％，^二 用於分析材料物理性質、晶粒尺寸或顯微組織等， 鄱 學研究貝獻甚大。此外，由於超音波檢測係利用音波高頻 振原理，因此只要音波能量能完全穿透檢測物厚^， 不_疋金屬或非金屬試件皆可檢測，此特點使其在非破壞 檢測方法中應用更為廣泛。 超音波頻率約在〇 ·5ΜΗζ至25MHz之間，而其中尤以

200533894 _ _ 五、發明說明（15) 1MHz至5MHz最為常用。此等壓電材料 外加-正負交變的電壓訊號時：之晶體薄片’當 化而產生麼縮震盡的現象，於是便片會形成厚薄變 波傳送進入檢測物内部時，若碰觸超音波。當超音 此時超f波脈波正負交變的波形會,面而被反射回來， 受正負交變的壓縮力。壓縮力愈大二;壓//曰…^ 的雷獻& _ 日日體薄片兩面所產生 扪電壓愈大，此電壓訊號經檢測儀 J厓王 於顯干哭μ如立、士 ^ θ 紙电路增幅放大後而呈現 鴻不态上。超音波訊號顯示及表 (1 ) A-can ·· 石式有二種 此為超音波檢測最普遍的方法，a 式超音波檢測。探頭在檢測物上—二:應波反射 間或音波回波之路徑長度，利用表示訊號出現的時 算出回波反射體之位置。垂直轴矣長度及音束方向即可推 度判定缺陷大小。 十下，不此斷然地以訊號高 (2 ) B-scan : 探頭在檢測物上沿言綠文 截面的訊息。水平顯示J = U記錄的是此線下方- 顯示表示檢測物内之通過田:多動方向的位置’而垂直 可顯示受測物某-截面上=丄：缺陷深度，因此Β掃描丨 (3 ) C-scan ： 上缺陷分佈的大致情形。 才朱頭在檢測物表面上步 此面下方-個整體的訊自末=描整個表面，所記錄的是 〜’此方法之顯示與射線照相結果 第21頁 200533894 五、發明綱（16) " '— -- 相似’可看出缺陷的分佈情形及形狀，但無法得知立深 度。 八 於量測中心機的探頭庫中置入超音波探頭，配合超音波訊 號處理器例如使用超音波檢測機（德國Kraut Kramer， UjIP12主機附USH1〇〇高頻放大器）即可作超音波量測，配 〇共用的機械平台，使待測物作平面的位移，即可作超音 波的A-SCan 、B—scan與C-scan功能。 〔本發明實施例三〕 三次元量測 選擇儀：探頭有非常多的種類，依不同的場合 圓柱形及萬ί =機械式探頭常用探頭包括球形、錐形、 方向，口：;觸發式探頭的特色是無論在任何位置 /、要其採針偏離中心位置至某一程度 -個檢測信號。而接觸式測量的優點為： 卩日產 精，高適合於尺寸量測與產品檢驗。 )可量曲面及圓角之物件。 (3 )成本較低。 U 便旦於待測物件特徵較多處之取點資料。 頭，例：：中心機的探頭庫中，置入三維量測的檢測探 的觸發均可在彳彳古 t之彳木頭，伯測信號 生，所個相同大小的量測力而產 點傳至電腦進行運算。再’並將所得之個 τ冉透過罝測令心機的機構平台與電

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即可達成平面度、真直度、 真圓度、曲面等 〔本發 共輛焦 焦面的 也無法 利用通 的光所 光圈外 點影像 能提供 point 腦資料處理， 量測。 明實施例四〕 影像掃描（Confocal iamging Pr〇filer) 般顯微鏡下所觀察的影像，都有來自聚焦面及非聚 影像，故所提供的影像品質解析較差、較為模糊， 一層一層的深入樣品作顯微觀察。共軛焦顯微技術 過光學針孔光圈（pinhole)蒐集來自樣品聚焦面 形成的影像，將非同一聚焦面的光排除於光學針孔 ，因此所形成的影像只剩下聚焦面影像稱為共軛焦 (confocal image)，去除傳統顯微鏡影像的迷光 更高的光學解析，提供更佳的軸向及側面解析（ spread function ) ° 如圖九所示。打於聚焦面的光源行經路徑如圖中黑色實線 618所示，610為光源，經過第一道光圈（s〇urce Pinhole ) 611，透過分光鏡（dichr〇ic mirr〇r ) 612 分光 後’投射到物鏡6 1 3的方向，物鏡6 1 3將光線聚焦使焦點落 於聚焦面614上，再反射經光圈615之後，由影像接收器 616接收，而圖中虛線部份617為光投射於非共焦面的行經 路徑，其反射的影像會被光圈615所阻隔，影像不會由影 像接收器6 1 6接收。6 1 8為光投射於共焦面的行經路徑，其 投射到物體後反射的光會通過光圈6丨5，而由影相接收器

6 1 6接收，所以觀測者只會取得物體於共焦面上的影相。

第23頁 200533894 發明說明（18) 共輕焦（C ο n f 〇 c a 1)檢測技術，也可應用於量測中心機，將 探測頭置於夾取測頭的裝置，檢測物置於χγ平台上，利用 探頭作取像，逐次的改變Ζ軸的高度，改變一次取一次影 像，類似斷層掃描的概念，之後再作影像的重组建立分 析。 〔本發明實施例五〕 四點探針電性量測 於微機電系統中，電阻率是檢驗成品瑕疵的指數之 iit體中的載子活動能力與溫度、晶體瑕藏密度 關’故電阻率成為檢驗的重要指標。四點探針 :測的基本原理是利用霍爾效應（Hall effect)來進行 I測，其可用來測定載子的法翻& ^ 測的其太盾神：：？ 旎力尚低。而霍爾效應量 :的基本原理疋當電流流過一施加磁場 對移動中的電荷載子產生橫向力，、生 磁琢曰 -邊，而當兩側累積的正負電：越被推向導體的 的平板導體最常發生。這種可這種現象在細長 為霍爾效應。 里測出橫向電位的現象就稱 四點探針包含四支線性排列且 丨、 進行量料，這些探針會接觸待=、，、田㈣探針。在 示。已知的電流I流過外側兩樣:广:面’ ”十所 二支探針712、713之開路電壓ν =針71〇、7η，而内側 了經由量測而得。理想 200533894

五、發明說明（19) =-電壓量測是不會影響原本電流I 目，丨仏上Γ 大’且探針之間的距離均相等為s 則此-半無限體積待測樣品之電阻率：相專為S = 2 π sV/ i 四點探針於實降廡田 探針與移動檢測物的；作。於=:-：3平台作下 =的：置見:下㈣量測的==二:以:: 問碭，都視檢測物而宕， 1兴對半的 上下蒋勤阳人从m 可於控制軟體中作修正，探針的 上下移動配合放置檢測物 ^ ^ 彳木針的 範圍的四點探針量測。 口 、移，將可達成全自動大 〔本發明 表面粗度 表面 品之精度 去掃描物 探針特性 是有限的 導體感測 生的訊號 由測驗之 上，探頭 即可作物 實施例六〕 ^alpha_step pr〇fu〇meter) 判斷製作成 的尖頭探針 所有的尖頭 的掃描區域 並且利用一 針尖運動產 〇 運動的平台 描的路徑， 測。 <1 ^ =用來量測物體的表面輪廊， =而表面粗度儀是利用鑽石所製作 相t :广得到表面輪廓的資訊。與 。2二：探針與掃描物體相互作用 号吃舒T 2的運動轨跡橫過物體表面 二錄了針尖的垂直運動變化。經由 ’可以顯示待測物體的：m 知二待測物件置 U疋於一固定宾降 體的表声:又，用軟體去規劃掃 面精度夏測或是表面特徵的量

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〔本發明實施例七〕 晶片置放結合 觀念’達成 從晶圓廠將 圓切割、黏 、切單及最 裝工作。但 到封裝廠前 後即可送到 點位於晶片 ’才能準確 進行固定後 有時需要晶 精密對位結 不透明物體 準放置的功 ’機械部份 與Cy軸811 ， 基材放置平 鼻是量測技術的一環，但也是利用 雖說晶片的放置不 外加模組與共用平台的 一個完整的積體電路需 送到封裝測試廠進行晶 去結、電鑛、彎腳成型 上，進行電路板元件實 費周章，晶圓只需在送 封裝廠進行測試並切割 由於晶片不透明且凸接 方式進行精密對位工作 上，最後再送到迴焊爐 於微機電封裝技術中， (Face-to-Face)進行 位技術和覆晶技術解決 為使此系統能作對 擷取系統如圖十一所示 台外’多加了Cx軸8 10 組的平台812，814作為 放裝置。 晶片放置結合的動作 電路部份製作完成後， 晶、銲線、封膠、去渣 終測試才送到使用著手 是覆晶技術不需如此大 直接製作凸塊，待送到 使用者手上。實裝時， 下方，因此需透過特定 地將晶片置放於基板 才鼻真正完成。另外， 圓對晶圓面對面 合，因此所需使用的對 對位的方式是類似的。 能，硬體部份加裝影像 除了原本共用的機構平 還有一個放置取像模 台，8 1 3作為晶片的取 —加入的取像組，如圖十二所示，包含了有1/2英吋的 ，荷e元件（C C D ) 8 1 6、光學倍率兩倍的低失真無同軸照 落型鏡頭818、立體分光鏡組82ι、影像擷取卡815、自製

第26頁 200533894 五、發明說明（21) ------- 光源822另外還有CCD的電源供應器817 ;軟體部份，採用 isual Basic作為軟體開發平台，並利用MIL的影像處理 函式庫作影像處理。於標準化的機械平台上，加了此影像 掏，系統’可作穿透式對準結合與非穿透式對準結合，故 於貝例中提出難度較高的非穿透式對準結合的方法，如非 穿透式對準可行，換句話說穿透式的對準也是可行的。

晶片對準有許多方式可行，而加裝的取像模組可以同 時的對上下取像，利用此特點提出一直觀、快速的對準方 式’如圖十二所示，將立體分光鏡的裝置821置於晶片819 與欲對準的基材8 2 0間，此時於電荷合元件（CCD ) 8丨6處 可同時取得晶片819底部影像與基材82〇影像，進行相關性 比對調整之後，將CCD鏡頭移開後，即可放置晶片。此實 驗的測試片如圖十三所示，圖左為一不透明的晶片，於晶 片表面製作黑色錫球，錫球直徑為2 〇 〇 β m錫球間距為 500/zm，圖右為一透明玻璃於玻璃表面製作有白色焊墊， 知墊直徑為300 //m焊塾間距為500 //m。晶片經對準後放置 於玻璃後黏合，翻轉過來後即可看出對準後的結果如圖十 四所示，圖中可看出，玻璃上的白色焊墊完全覆蓋著底下 的黑色錫球，可知對準放置的結果是正確的。 一 人機介面設計： 量測中心機的人機介面設計主要包含了以下幾個部份 (1 )機構參數設定··設定共用機械平台參數，比如說運

200533894 五、發明說明（22) 動座標的選用、馬達最 開關設定、機構回r 轉逮投定、安全系數設定、極限 儲存為一ini檔，於听下^點模式設定等；可將所設定的參數 新的設定。 、—人開機時載入此i n i檔即可，不需重 C 2 )量測探頭參數 3 頭，且每組探頭所射心機使用多種量測探 選單介面，-組探參數不㈤，故在此設計-下拉式 探頭的參數；π將戶選單，於選單内可設定不同 門嬙0士恭 卜·. 又疋的多數儲存為一 ini檔，於下次 開機日,載入此lni檔即可，不需重新的設定。 下 (3 )軟體更新：為一類也 探頭時，必有新的驅動程气人來勒級作’母當置入新的 關設定選項、控dr::;需二入：個探頭的相 升級程式，執行後就可使 曰提供-軟體 很彈性化，很輕易的用新的“作置測，<吏系統變得 yo資料管理部份：於探頭域取的 後，可即時的顯示於視窗中供使用者參考，也可體將的處二 枓作儲存，以利於作資料的比對；也可二貝 以便於建檔用。 π付貝枓作列印

用 )控制部份：也就是量測行程的規劃， 、機台移動路徑規劃、移動速度等一^系 包含探頭的選 列的排程規劃。

能表，主要分為檔案管 ，圖十五~b為共用機械 圖十五-a為系統人機介面的功 理、參數設定、與軟體更新三部份

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五、發明說明（23) 平台的控制介面’有直線移動 五-c疋為揼頭控制介面，為一 探頭的量測參數。 、原點回歸等功能；圖十 夕選單的模式，可個別設定 軟體使？流程··軟體的使用流程如. (1 )月ίι置參數設定：也就是季、不 可以載人先前記錄的參數設定值A碩參數設定等，或是 ⑴量測路徑規劃：機構平台的 探測頭的選用等在此完成；也就是排程^ —移動速严、 頭一定是作原點復歸和探頭的校正步驟 又疋，排程的開 (3)啟開始執行先前規劃的量測步驟，伸在排 紅執灯則，糸統將先作原點復歸與探頭校正（取 修正參數）步驟，確保量測值的準確性。 f抓頭的 (4 )資料處理··此為軟體内部運算動作，是 ^ 所擷取資料，作資料的型式轉換，還有與取^得、取得探頭 作相關性的建立，之後會將經處理過後的 I s機構座標 中。 貝针顯示於視窗 (5 )資料管理：可作資料的存檔、列印功能。

200533894 五、發明說明（24) ΗΠ 第30頁 200533894 圖式簡單說明 圖一 習知之傳統檢測設備，用一個多軸平台，及一個 資料擷取系統的設備 圖二 本發明之量測中心機示意圖，含一共用的檢測平 台，一個共用的資料擷取裝置及多組量測探頭 圖三 本發明之探頭傳輸介面整合示意圖 圖四 本發明之影像導引裝置的示意圖 圖五 本發明之透過影像導引裝置所取得的影像 圖六 本發明之共用機械平台示意圖 圖七 本發明之探頭夾具與標準探頭外型示意圖 圖八 本發明之雷射掃描表面重建結果 圖九 習知之共軛焦影像掃描示意圖 圖十 習知之四點探針量測示意圖 圖十一本發明之晶片取放對準機台示意圖 圖十二 本發明之晶片取放機台的攝影機模組示意圖 圖十三 本發明之晶片取放測式片 圖十四 本發明之晶片取放結果 圖十五 本發明之人機介面設計圖 圖十六 本發明之系統使用流程圖

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Claims (1)

1. 200533894 六 申請專利範圍 1、-種電腦控制的量測中心機 —多種完全模組化的檢測探頭；、疋”有 個共用的多軸運動平台； --一個共用的數位影像導裝置； 個共用的控制系統内含一雷腦芬甘、 訊介面、資料擷取模組與處理軟體；/、週邊設備、各種通 其原理是將待測物置於多 所謂的共用的控制系統，依檢測項目 藉由 翻滾(二巧/搖，(此2測頭的裝置具俯仰_、 引裝置’因此可在待測物的任一方向：將像導 分進打檢測，#用此裝置來進行檢測，不但可:則？一：, 項參數’並且可在同一位置作具耦合性變：：二夕 號的擷取，可藉有線或無線的通訊介里㈨’其信 料擷取模組來完成。 為运入一個資 2、如申請專利範圍第丨項所述之量測中心 ^與夾取測頭的運動控制’係、由一共同的控制器來力二： 成，此控制器包含各軸的馬達驅動器，以及位蒋 ^ 卡，以及包含控制軟體的電腦。 乡運動控制 \、如申請專利範圍第1項所述之量測中心機，其 模組化的檢測探頭，其標準外型設計可以是ς音:、 與探頭失具接合的機構設計可以為溝槽接合、楚 任意方式。 圓椎接合等

   測中心機，其中所謂的 頭傳回資料，轉換成相 算。 測中心機，其中所謂的 量測位置的確認，使用 物的表面影像，可直接 域；而影像導引裝置可 引影像式。 測中心機，其中所謂的 統間的統一傳送介面’ 1 394等任意的傳輸介 200533894 六、申請專利範圍 4、 如申請專利範圍第丨項所述之量 為料擷取模組可讀取各種不同的探 同的格式，傳送至電腦作後續的運 5、 如專利申請範圍第1項所述之量 影像導引裝置，主要是讓使用者作 者可透過影像導引裝置來看到待測 於待測物影像上設定所要量測的區 採用側裝式、同軸式或是光纖束導 6、 如申請專利範圍第1項所述之量 通訊介面是指探測頭與資料擷取系 可以採用USB 'Wireless或是IEEE 面0 +、如申請專利範圍第1項所述之量測中心機，其中所謂的 模組化的檢測探頭，是指含有完整的探測頭與對應訊號處 理與放大，並且具有與資料擷取系統間的傳送介面的量測 設備者。 8、如申請專利範圍第1項所述之量測中心機，其中所謂的 f用的控制系統可共用一個使用者軟體介面，採用動態選 單切換各探頭模組設定。 1 S 1 1 I I i 1 1 1 1 第33頁