跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(44.222.64.76) 您好!臺灣時間:2024/06/16 05:52
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

: 
twitterline
研究生:林威志
研究生(外文):Wei-Chih Lin
論文名稱:覆晶凸點線上三維形貌量測儀研製
論文名稱(外文):The Implementation of a Flip Chip Bump 3D Profile Online Measurement System
指導教授:章明章明引用關係
指導教授(外文):Ming Chang
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:機械工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
畢業學年度:91
語文別:中文
論文頁數:60
中文關鍵詞:相位調變投射條紋輪廓學覆晶凸點
外文關鍵詞:phase shifting interferometryProjection Fringe Topographyflip chip bump
相關次數:
  • 被引用被引用:11
  • 點閱點閱:228
  • 評分評分:
  • 下載下載:27
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:1
由於半導體製程的進步,元件均朝向微型化發展,其線上檢測之需求與日俱增,故本研究採用傳統的投射條紋輪廓學(Projection Fringe Topography)與相位調變分析的理論,結合高速、高解析度之CCD掃描擷取影像的技術,針對尺寸在10~50μm間之半導體封裝元件---覆晶凸點(flip chip bump) 進行其線上三維輪廓量測儀研製。
由於本研究所採用CCD攝影機係以細長條型影像掃描待測物,每秒鐘可擷取約166張影像,十分適合於以輸送帶方式傳送之元件的線上量測使用,量測時所採用的影像解析度為1600*50像素點,當量測範圍為16mm*0.5mm時,其橫向解析度為10mm。目前設定的投射條紋間距為311μm,根據 CCD擷取解析度為8bit,故高度解析度可達1.21μm。經對一9mm*9mm*50μm的標準試件進行量測比對,實驗結果顯示其量測準確度可達1.5μm。整合本研究的成果後,除了覆晶凸點三維形貌檢測外,此量測儀亦可提供為其他微機電與半導體封裝元件之外型輪廓線上高速檢測使用。
Due to the progress of the semiconductor industry, the components are getting microminiaturized. Besides, demands of the on-line measurement system are also growing up. Therefore, this research is combining the techniques of projection fringe topography and phase shifting interferometry with a high speed and high resolution CCD to focus on completing the 3D profile on-line measurement system for components with size between 10µm-50µm. A typical example is the bump measurement on a flip chip PCB.

In this research, by using of a progressive scan CCD to scan the object in speed of 166 frames per second via adjusting to a slender image is quite suitable for the developed system. The image in measurement is 1600*50 pixels corresponding to the measuring range of 16 mm*0.5mm. According to the CCD resolution of 8 bit and the interval of projected fringe of 311µm, the height measurement resolution is 1.21µm. A flat plate with a step of 9mm*9mm*50µm is used to verify the system performance. Experimental results show that the measurement precision can reach to 1.5µm. It shows not only 3D profile inspection in flip chip bump but also this measurement system can be used in other MEMS or IC assembly components.
中文摘要……………………………………………………………Ⅰ
英文摘要……………………………………………………………Ⅱ
誌謝……………………………………………………………………Ⅲ
目錄……………………………………………………………………Ⅳ
圖目錄………………………………………………………………Ⅵ
表目錄………………………………………………………………IX

第一章 緒論………………………………………………………1
1-1 前言……………………………………………………………1
1-2 研究動機………………………………………………………2
1-3文獻回顧………………………………………………………3
1-4 本文架構………………………………………………………5
第二章 投射條紋輪廓學量測理論………………………6
第三章 相位分析理論………………………………10
3-1定量相移分析法則…………………………………………10
3-2 相移量之理論誤差分析 ……………………………………………14
3-3 相移量之設定…………………………………………………………19
第四章 實驗裝置與實驗步驟……………………………21
4-1實驗裝置…………………………………………………21
4-1-1 影像同步擷取系統………………………………21
4-1-2 Telecentric影像與光柵投射系統………………25
4-1-2-1 Telecentric影像系統…………………………25
4-1-2-2 光柵投射系統………………………………28
4-1-3 移動平台裝置………………………………31
4-2實驗步驟………………………………………………32
第五章 實驗結果與討論……………………………………34
5-1 值校正……………………………………………………34
5-2 量測精度驗證………………………………………………37
5-3 凹槽量測結果………………………………………………43
5-4 覆晶凸點量測結果……………………………………………48
第六章 結論……………………………………………………57
參考文獻……………………………………………………………58
圖 目 錄
圖 2-1:實驗原理示意圖………………………………………………8
圖 2-2:投射條紋投射至半圓球上的影像……………………………8
圖 2-3:投射條紋掃描法所獲得之結果……………………………9
圖3-1:2π不連續圖…………………………………………………13
圖3-2:2π連續圖……………………………………………………13
圖3-3:相移量示意圖…………………………………………………20
圖 4-1:實驗系統架設圖………………………………………………21
圖4-2:CV-M2高速、高解析度數位攝影機 ………………………23
圖4-3:CV-M2規格 ………………………………………………24
圖 4-4:1600*50畫素之影像畫面 ……………………………………24
圖4-5:觸發訊號流程圖………………………………………………24
圖 4-6:一般鏡頭之光路………………………………………………27
圖 4-7:Telecentric lens之光路………………………………………27
圖 4-8:Telecentric lens之規格………………………………………28
圖 4-9:光柵投射系統………………………………………………30
圖 4-10:二元光柵試片………………………………………………30
圖 4-11:Telecentric影像系統失焦之光路圖示………………………30
圖 4-12:二元光柵模擬正弦光柵之條紋強度分佈圖………………31
圖4-13:Parker移動平台之規格與實體圖…………………………32
圖 4-14:實驗步驟流程圖……………………………………………33
圖5-1:量測範圍確定後條紋投射至平板的影像……………………34
圖 5-2: 值校正示意圖………………………………………………35
圖 5-3:平台移動2mm所得之條紋圖………………………………36
圖5-4:條紋強度分析圖………………………………………………36
圖5-5:標準件之視圖…………………………………………………38
圖 5-6:標準件1600x50 pixels之影像……………………………39
圖 5-7:原始條紋圖……………………………………………………39
圖5-8:第一張條紋圖…………………………………………………39
圖5-9:第二張條紋圖…………………………………………………40
圖 5-10:第三張條紋圖………………………………………………40
圖 5-11:第四張條紋圖………………………………………………41
圖 5-12:第五張條紋圖………………………………………………41
圖 5-13:相位分析圖…………………………………………………42
圖 5-14:標準件三維輪廓重建圖……………………………………42
圖 5-15:凹槽1600x50 pixels之影像………………………………43
圖5-16:原始條紋圖…………………………………………………44
圖 5-17:第一張條紋圖………………………………………………44
圖 5-18:第二張條紋圖………………………………………………45
圖 5-19:第三張條紋圖………………………………………………45
圖 5-20:第四張條紋圖………………………………………………46
圖 5-21:第五張條紋圖………………………………………………46
圖5-22:相位分析圖…………………………………………………47
圖5-23:凹槽三維輪廓重建圖………………………………………47
圖 5-24:覆晶凸點完整外型…………………………………………49
圖 5-25:光柵投射在覆晶凸點上的影像……………………………50
圖 5-26:覆晶凸點微觀外型…………………………………………50
圖 5-27:覆晶凸點之1600x50畫素影像……………………………51
圖 5-28:第一張條紋圖………………………………………………51
圖 5-29:第二張條紋圖………………………………………………51
圖 5-30:第三張條紋圖………………………………………………52
圖 5-31:第四張條紋圖………………………………………………52
圖 5-32:第五張條紋圖………………………………………………53
圖 5-33:覆晶凸點相位分析圖………………………………………53
圖 5-34:覆晶凸點全域三維輪廓影像圖……………………………54
圖 5-35:覆晶凸點局部三維輪廓影像放大圖………………………54
圖 5-36:覆晶凸點局部三維輪廓放大重建圖………………………55
表 目 錄
表3-3:相位調變誤差量 導致條紋序數誤差(相移量
=120°)……………………………………………………15
表3-3:相位調變誤差量 導致條紋序數誤差(相移量
=90°)…………………………………………………16
表 3-3 : 相位調變誤差量 導致條紋序數誤差(Hariharan相移演
算法) ………………………………………………………18
表 5-1 : 25顆覆晶凸點之高度資料………………………………55
1. A. M. F. Wegdam, O. Podzimek, and E. C. M. Verhoeven, “Projection moire fringe pattern presence of aberrations”, Appl. Opt., Vol. 31, No. 34, pp.7348~7354, 1992.

2. J. H. Zhang and L. L. Cai, “An autofocusing measurement system with a piezoelectric translator”, IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, Vol. 2, Iss. 3, pp.213~216, 1997.

3. J.J. Li, Y. Zhao, and D. H. Li, “A new type of common path heterodyne profilometer with annular lens”, Proc. ISMTII’96, pp.419~421, 1996.

4. A. Godhwani, G. Bhatia, and M. W. Vannier, “Calibration of a multisensor structured light range scanner,” Opt. Eng., Vol. 33, Iss. 4, pp.1359~1367, 1994.

5. G. Bickel, G. Hausler, and M. Maul, “Triangulation with expended range of depth”, Opt. Eng., V0l. 24, Iss. 6, pp.975~977, 1985.

6. H. Takasaki, “Moire Topography”, Appl. Opt., Vol.9, Iss.6, pp.1467~1472, 1970.

7. C. M. Vest and D.W. Sweeney, ”Measurement of vibrational amplitude by modulation of projected fringes”, Appl. Opt., Vol.11, pp.449, 1972.

8. M. Idesawa, T. Yatagai, and T. Soma, “Scanning moiré method and automatic measurement of 3-D shapes”, Appl. Opt., Vol. 16, No. 8, pp.2152~2162, 1977.
9. J. C. Perrin and A. Thomas, ”Electronic processing of moire Fringes: Application to Moire Topography and Comparison with photogrametry”, Appl. Opt., Iss. 18, No. 4, pp.563~574, ,1979

10. V. Srinivasan, H. C. Liu, and M. Halious, “Automated phase-measuring profilometry of 3-D shapes”, Appl. Opt., Vol.23, No.18, pp.3105-3108, 1984.

11. L. Bieman, “Scanning phase measuring method and system for an object at a vision s tation”, U.S. Patent No.5646733, 1997.

12. F. Ulrich, J. Ma, and L. Bieman, “Scanning moiré interferometry”, SPIE, Vol.3835, pp.167-176, 1999.

13. J. Strand and T. Taxt, ”Performance evaluation of 2-Dimensional phase unwrapping algorithms “, Appl. Opt., Vol. 38, No. 20, pp. 4333-4344, 1999.

14. J. Kozlowski and G. Serra, “Complex phase tracing method for fringe pattern-analysis”, Appl. Opt., Vol. 38, No. 20, pp. 2256-2262, 1999.

15. K.M. Hung and T. Yamada, “Phase unwrapping by regions using least-squares approach “, Opt. Eng., Vol. 37, Iss. 11, pp. 2965-2970, 1998.

16. C. F. Lin and C. Y. Lin, “A new approach to high precision 3-Dmeasuring system”, Image and Vision Computing, Vol. 17, Iss. 11, pp.805-814, 1998.
17. 吳宜玲, “非球狀鏡面自動測試之研究”, 私立中原大學應用物理研究所, 1991.

18. Y. Y. Cheng and J. C. Wyant, “Phase shifter calibration in phase-shifting interferometry”, Appl. Opt.., Vol.24, No.18, pp.3049-3052, 1985.

19. P. Hariharan, “Digital phase-steeping interferometry: effects of multiply reflected beams”, Appl. Opt., Vol. 26, No. 13, pp.2506-2507., 1987.

20. P. Hariharan, B. F. Oreb, and T. Eiju, “Digital phase-shifting interferometry: A simple error-compensating phase calculation”, Appl. Opt., Vol.26, pp.5082-5089, 1988.

21. O. Sasaki and H. Okazaki, “Analysis of measurement accuracy in sinusoidal phase modulating interferometry”, Appl. Opt., Vol. 25, No. 18, pp.3152-3158, 1986.

22 . 李元裕“投射疊紋掃描量測技術研究”, 私立中原大學機械工程研究所, 2001.

23. C. Quan, X. Y. He, C. F. Wang, C. J. Tay, and H. M. Shang, “Shape measurement of small object using LCD fringe projection with phase shifting”, Opt. Commun., Vol.189, pp.21-29, 2001.

24. F. W. Ulrich, J. Ma, and D.J. Hart, “Binary optical grating and method for generating a moiré pattern for 3D image”, U.S. Patent No.6509559, 2003.

25. F. P. Chiang, P. S. Huang, and C. Zhang, “High-speed 3-D shape measurement based on digital fringe projection”, Opt. Eng., Vol. 42 No. 1, 2003.
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top