結合三維及二維形貌的量測方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種量測方法及裝置，且特別涉及一種結合三維及二維形貌的量測方 法及裝置。
【背景技術】
[0002] 傳統上，集成電路（integrated circuit, IC)封裝機械視覺檢測包括二維檢測及 三維形貌量測，其中IC正面以二維檢測及二維形貌/尺寸量測為主；IC底部則需量測三維 IC接腳共面度、接腳二維尺度以及缺陷檢測。
[0003] 然而，目前的量測技術通常需要通過兩組（或以上）不同的光源對物體進行多次 掃描，以分別得到物體的2D及3D量測結果。如此不僅耗費量測時間，還會增加機具成本， 更會導致過多的數據傳輸頻寬被占用。
[0004] 因此，如何提供一種可有效結合三維及二維形貌的量測方法及裝置，乃目前業界 所致力的課題之一。

【發明內容】

[0005] 本發明的目的在于提供一種結合三維及二維形貌的量測方法及裝置，其藉由一次 多線掃描即可建立物體的三維及二維形貌，以達到快速量測的效果。
[0006] 根據本發明的一實施例，提出一種量測方法，用以量測物體的三維及二維形貌，此 物體的表面具有多個物點（object point)。此量測方法包括以下步驟。首先，經由投射裝 置，將條紋圖案投射至物體表面。接著，藉由多線光電取像系統，接收并儲存多線影像。之 后，物體與相移裝置系統做相對移動，以通過多線光電取像系統擷取多張相位光強影像，相 移裝置系統包括投射裝置及多線光電取像系統。然后，依據相位光強影像決定物點的相位 值，并通過三角幾何關系將相位值轉換為物點所對應的高度，以產生物體的三維形貌。以 及，依據相位光強影像重建無相位變化的物體影像，無相位變化的物體影像是呈現物體的 二維形貌尺寸。
[0007] 根據本發明的一實施例，提出一種量測裝置，用以量測一物體的三維及二維形貌， 此物體的表面具有多個物點。此量測裝置包括相移裝置系統以及影像處理單元。相移裝置 系統包括投射裝置及多線光電取像系統。投射裝置用以將條紋圖案投射至物體的表面。多 線光電取像系統用以接收并儲存多線影像。其中，物體與相移裝置系統做相對移動，以通過 多線光電取像系統擷取多張相位光強影像。影像處理單元用以依據相位光強影像決定物點 的相位值，并通過三角幾何關系將相位值轉換為物點所對應的高度，以產生物體的三維形 貌。影像處理單元并依據相位光強影像重建無相位變化的物體影像，此無相位變化的物體 影像系呈現物體的二維形貌尺寸。
[0008] 以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。
【附圖說明】
[0009] 圖1繪示依據本發明的一實施例的量測裝置的方框圖；
[0010] 圖2繪示依據本發明的一實施例的量測方法的流程圖；
[0011] 圖3A至圖3C繪示相移裝置系統的掃描機制示意圖；
[0012] 圖4繪示投影裝置所投影的條紋光線與物體的高度的幾何關系示意圖；
[0013] 圖5繪示重建無相位變化的物體影像的示意圖。
[0014] 其中，附圖標記
[0015] 10 :物體
[0016] 100 :量測裝置
[0017] 102 :相移裝置系統
[0018] 104:影像處理單元
[0019] 106 :投射裝置
[0020] 108:多線光電取像系統
[0021] 110:掃描載體
[0022] 200 :量測方法
[0023] 202、204、206、208、210 :步驟
[0024] Ll :第一取像線
[0025] L2 :第二取像線
[0026] L3 :第三取像線
[0027] 01 ~05 :物點
[0028] PL :條紋光線
[0029] RP :參考平面
[0030] A、A，、B、C、C，、D、0 :點
[0031] θ〇、θη:角度
[0032] d0 :有效波長為
[0033] 5〇2、5〇4、 5〇6、5〇8 :影像
【具體實施方式】
[0034] 以下是提出實施例進行詳細說明，實施例僅用以作為范例說明，并不會限縮本發 明欲保護的范圍。此外，實施例中的附圖是省略不必要的元件，以清楚顯示本發明的技術特 點。
[0035] 請同時參考圖1及圖2。圖1繪示依據本發明的一實施例的量測裝置100的方框 圖。圖2繪示依據本發明的一實施例的量測方法200的流程圖。量測裝置100用以量測物 體10的三維及二維形貌，其包括相移裝置系統102以及影像處理單元104。相移裝置系統 102包括投射裝置106及多線光電取像系統108。投射裝置106例如是光柵投射器或其他 結構光（structured light)源。多線光電取像系統108例如是三線感光稱合式（Charge Coupled Device，(XD)相機或其他多線CXD相機。影像處理單元104例如是集成電路或其 他具運算能力的處理器。
[0036] 首先，在步驟202中，投射裝置106將條紋圖案投射至物體10的表面，此物體10 的表面上定義有多個物點（object point)。
[0037] 接著，在步驟204中，多線光電取像系統108接收并儲存多線影像。
[0038] 之后，在步驟206中，物體與相移裝置系統做相對移動，以通過多線光電取像系統 108擷取多張相位光強影像。
[0039] 然后，在步驟208中，影像處理單元104依據相位光強影像決定物點的相位值，并 通過三角幾何關系將相位值轉換為物點所對應的高度，以產生物體10的三維形貌。
[0040] 在步驟210中，影像處理單元104更依據相位光強影像重建無相位變化的物體影 像。此無相位變化的物體影像是呈現物體10的二維形貌尺寸。可以理解的是，雖然圖2中 步驟208以及210是先后被執行，但在其它例子中，步驟S208以及S210的執行順序可以互 換，或者同時被執行。
[0041] 在取得無相位變化的物體影像后，影像處理單元104可進一步將無相位變化的物 體影像的部分或全部與預設物體圖樣進行比對以檢測物體10的表面形貌、尺寸或缺陷。預 設物體圖樣例如是物體10的部分或全部在無缺陷時的工程圖樣。舉例來說，假設經比對后 發現無相位變化的物體影像存有相異于此預設物體圖樣的部分，影像處理單元104則可依 該相異部分的特征判斷出物體10的表面缺陷（例如刻痕、凹陷、斷線圖樣等）。
[0042] 類似地，本發明一實施例在測得物體10的三維形貌后，影像處理單元104可進一 步將此三維形貌的部分或全部與預設物體形貌進行比對，以檢測物體10的形貌、尺寸或缺 陷。舉例來說，假設經掃描產生的物體三維形貌具有黑塊，然而此黑塊并不存在于相應的預 設物體形貌之中，此時影像處理單元104可判斷物體10的表面于該黑塊處具有缺陷（例如 表面凹陷）。
[0043] 依據上述，本發明實施例的量測方法及裝置可通過所擷取的多張相位光強影像產 生物體10的三維形貌，亦可通過此些相位光強影像建立物體10的二維形貌尺寸，故可進行 量測以進行物體的形貌、尺寸或缺陷分析。
[0044] 在一實施例中，投射裝置106可將結構光（structured light)投射至物體10的 表面以形成條紋圖案，此結構光的光強度是隨位置的不同而作正弦強度變化。條紋圖案例 如為條紋式正弦強度變化的圖案、正弦強度變化的圖案或由疊紋所形成的圖案。由于投影 至物體10的表面的條紋圖樣會因為其表面的高低起伏而產生變形，故可由條紋圖樣的偏 移量求得物體10的高度。此外，將物體10與相移裝置系統102作相對直線移動以進行掃 描，可擷取多張不同的相位光強影像。如圖1所示，待測物體10是放置于掃描載體110的 上。掃描載體110可在相移裝置系統102為固定的情況下做相對于相移裝置系統102的直 線移動（例如沿圖1中的X軸方向移動），使物體10的至少一物點被相移裝置系統102掃 描。然本發明并不以此為限，物體10亦可置于固定的掃