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不同共焦量測法差在哪?塗膠,BGA該用哪種?用3D檢測必須要知道!

共焦(Confocal)技術的延伸應用非常多,隨著技術不斷的進步與需求規格的提升,已經由傳統的共焦點掃描 (Confocal Point Scanning)轉變成共焦顯微鏡 (Confocal Microscopy)與多點共焦感測 (Multi-Point Confocal Sensing),下文將就兩者做一個分析。

共焦顯微鏡 (Confocal Microscopy) 是利用激光作為光源,通過共焦孔徑(pin hole)來排除非焦平面的光,從而提高圖像的對比度和分辨率。這個技術通常搭配顯微鏡鏡頭來收集不同深度的圖像,生成一個三維圖像,如下圖所示: 

資料來源:2012 Encyclopedia Britannica, Inc.


因為光學系統搭載高倍率的顯微鏡,所以適合高解析度的表面結構分析,特別是微小樣品的三維形貌觀察
,廣泛用於材料科學、生物醫學研究、以及奈米技術領域。下圖是在生物學上一種經典的使用範例,使用ZEISS LSM 980拍攝果蠅。

資料來源 : Courtesy of T. Jacobs, AG Luschnig, WWU Münster; with T. Zobel, Münster Imaging Network, Germany

但是,如果是考慮在工業上的應用,我們更傾向於使用多點共焦感測 (Multi-Point Confocal Sensing),其原因不外乎能顯著提高測量速度,同時仍保持較高的縱向分辨率。與單點掃描不同,多點共焦感測器能夠同時測量多個點的深度資訊,通常使用白光在利用透鏡群來分散光束,並將光源反射至感測器上,利用感測器的演算法,針對不同光譜位置計算出真實的高度資訊。如下圖所示:

Gocator採用的線共焦原理

LMI Gocator Line Confocal系列感測器為例,透過此分光系統可以一次性掃描同多個位置,再透過後端的pin hole將非對焦的資訊濾除得到正確的高度資訊,達到快速、準確的量測結果。這個方式在工業檢測上的應用非常廣,例如塗膠檢測、BGA檢測等等,如下圖:

Gocator 4000系列量測塗膠
塗膠厚度量測
Gocator 4000系列量測BGA錫球高度
BGA錫球高度量測

這樣的量測系統可以達到水平分辨率1.9µm,縱向分辨率0.25µm,非常適合高速檢測需求的工業應用,如電子元件檢測、精密加工表面檢測等等。


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