玻璃芯基板 TGV 检测：表面 AOI 与次表面裂纹检测

证据披露：本页为独立工程指南，参考 Spirox Corporation 公开发布的产品信息编写。它不是客户案例，不是装机声明，不是背书，也不是经过验证的兼容性声明。所述设备上实际安装的相机与镜头型号，以及与 POMEAS 之间是否存在采购关系，均为 UNKNOWN。

一块玻璃芯基板在同一块面板上提出三个不同的检测问题。玻璃通孔（TGV）要测直径、位置、节距和锥度。玻璃上方的积层——无论是 ABF 还是光敏介质——要测线宽、介质开窗和焊盘位置，并检查表面缺陷。玻璃本身则要检查那些到不了任何一个表面的裂纹。每个问题都有答案，但没有哪个答案出自同一种光学配置，而采购恰恰在这里出错：为「玻璃芯检测」指定单一工位，然后要求它交付属于三种不同物理测量的三种结果。

本页依据物理而非营销口径拆分这三项任务，然后做算术，判断哪款 POMEAS 镜头可以参与评估这项工作的表面部分。文中明确说明可见光光学工位的边界在哪里，因为这个应用里最昂贵的错误，是一台把埋藏裂纹拍得「看起来可信、实际不可重复」的工位。

一块面板上的三项任务，由三种不同的物理测量完成

通孔几何是对穿透特征的测量。面板后方放平行背光，前方放远心镜头，图像中的亮斑就是孔沿光轴的投影，其边缘由基板定义而非照明定义。直径、相对基准的位置、节距和阵列规律性，都是单一平面内基于边缘的测量——这正是校准过的远心视场最强的用武之地：面板上下浮动零点几毫米，图像比例不变。

表面与积层尺寸是对反射平面的测量。这里光从顶面返回，对比度来自铜、介质和玻璃之间的差异。可以使用同一支远心镜头，通常金属用同轴照明、介质边缘用斜照明，但倍率比整面板通孔阵列高一个数量级，景深也随之坍缩。

次表面裂纹在同一意义上根本不是测量。它是透明体内部的检测问题：信号来自埋在表面下方几十到几百微米处的裂纹面的散射光，叠加在返回光多得多的表面纹理之上。这需要不同的照明几何、不同的波段和不同的成像模型——这正是这两种功能以两台独立仪器销售、而不是同一台仪器的两个选项来卖的原因。

为什么表面工位不能改调成裂纹检测机

可见光远心镜头对一个物面成像。该平面之外的一切都离焦，而在透明样品中，它们仍以模糊叠加的形式存在于图像里。因此，300 µm 玻璃下方的裂纹贡献的是一个低对比度、模糊的特征，压在清晰的表面图案之上；换镜头、换光圈、加像素都换不回能把两者分开的轴向信息。深度分辨必须来自照明与探测方案：让照明穿过体积而不是照在表面、把收集限制在设定的散射角，或者用共焦或相干门排斥薄轴向切片之外的光。

SP7000G 的公开规格正是这套逻辑。该系统被描述为使用 1200-1800 nm 照明的激光层析，该波段的选择依据是光在玻璃中的传播方式及其与埋藏界面的相互作用，而不是表面外观。它使用四个内置 4X 物镜的扫描头，最大覆盖 510 x 515 mm 面板。这些都不是表面 AOI 工位靠买更长工作距离或更高数值孔径就能匹配的镜头规格。

设备披露确立了什么，没有确立什么

公开表格把扫描层厚度与最小可检裂纹配对，而这个配对才是有用的部分：检测能力随被检体积变厚而下降。250 µm 时声明的最小可检裂纹为 3 µm，500 µm 时为 7 µm，800 µm 时为 15 µm。

对这张表要加三条保留意见。第一，这些是在设定条件下针对特定设备做出的检测声明，不是一般物理定律，不能外推到另一台仪器或另一种材料叠层。第二，最小可检裂纹是检测阈值，不是尺寸精度：它说明在该条件下能找到该尺寸的裂纹，而不是能把裂纹宽度测到该数值。第三，四头单层十分钟是针对一种面板尺寸、单层的吞吐量声明，因此任何具体产线的检测时间都必须按层数、面板规格和采样密度重新计算。

现场算术：哪个倍率适配面板的哪部分

这项工作的表面部分，约束是视场对分辨率，而 POMEAS 远心镜头恰好覆盖整个区间。下表的公开值为镜头的物方分辨率，与相机无关；视场一列由传感器规格除以倍率折算得到。

把第一行和第三行放在一起仔细读，它们解释了这个应用里的大部分困惑。0.061X 镜头在 398 mm 工作距离下覆盖 144 x 108 mm 视场，这正是它能在下方带载具的支撑面板上使用的原因；其 87.99 µm 的物方分辨率意味着 40 µm 的特征低于光学分辨能力，所以工位把通孔阵列看成一个阵列、把每个通孔看成一个圆盘，而不是一个边缘质量可测的特征。85 mm 工作距离的 1.0X 镜头分辨 8.39 µm、覆盖 8.8 x 6.6 mm，这是芯片级视场，不是面板级视场。

这两行还带有同一条警告：像素当量不是分辨率。0.061X 配 2448 像素传感器，算术给出每像素 58.9 µm，比镜头能分辨的更细，所以采样是诚实的，但先到极限的是光学。1.0X 配同一传感器，像素当量 3.6 µm 对 8.39 µm 镜头分辨率，极限在镜头，在这支镜头上换更高分辨率的相机一无所获。

锥形通孔在远心背光下的读数

上宽下窄的通孔在背光图像中给出的不是顶部直径。用准直照明加远心镜头，剪影是沿光轴最窄的横截面，因为孔中任何位置挡住的光线都到不了传感器。亮斑因此是通孔的喉部——通常这才是对填充和电阻要紧的尺寸，而不是设计图纸常标注的入口直径。

测两端意味着在两个表面上测。以反射照明对焦顶面得到入口直径，对焦玻璃底面得到出口直径，再相减：两个直径都有了，算术很简单。对于顶部 100 µm、底部 70 µm、穿过 500 µm 玻璃的孔，半角是 15/500 的反正切，约 1.72 度（折算）。要在单一工位上做这件事，要么需要行程可重复的对焦轴，要么需要两个工位，选择取决于锥度公差多紧：分辨两个平面所需的轴向行程远小于 1.0X 镜头的景深，所以单对焦方案通常是锥度测量的正确选择、却是吞吐量的错误选择。

照明与玻璃面板的承持

玻璃是透明的，所以照明选择与金属件不重叠。穿透特征要平行背光，它产生硬边剪影且测量中不含表面纹理。表面特征要同轴照明，因为涂层或金属化层的返回光是镜面反射，仅用环形光往往把高光而不是边缘放到该在的位置。划痕和开口到表面的裂纹要低角度或暗场照明，缺陷向镜头散射而平坦表面不散射。在单一工位上混用这些模式意味着可切换照明而非固定环形光，还意味着配方必须记录每次测量用的是哪种照明，因为不同模式下的数值不可互相比较。

510 x 515 mm、厚度不足一毫米的面板同时是一个机械问题。它需要整面支撑、检测区上方不得有压夹、基准面要平到零件不会倾斜出景深。1.0X 镜头的公开景深为 1.00 mm，0.16X 镜头为 18.75 mm——低倍下宽裕、高倍下紧张；平面度零点几毫米的载具对前者够用，对后者处于边缘。透明件还会产生来自第二表面的鬼影边缘，这是有据可查的失效模式，值得在配方冻结前用实际面板检查。

一个采样计算，以及它不能证明什么

取 2448 像素传感器上 20 mm 的水平视场。采样为 20000 除以 2448，即每像素 8.17 µm（折算）。40 µm 的表面标记在考虑模糊、对比度和方向之前，宽度方向约跨 4.9 个像素。这个数字是合理的入围标准：在照明良好、对比度高的图像中跨五个像素的特征是从容的检测目标，跨一个半像素的不是——无论数据手册对分辨率怎么说。

这个计算不能做的，是确立检出概率。检出取决于缺陷对背景产生的对比度、其方向使边缘沿像素网格还是横跨像素网格、照明模式以及软件中的判定规则。这些要在带已知缺陷的真实面板上测，否则就一无所知。

表面检测工位的验证协议

用真实工序的面板，不要用抛光样片：CMP 后玻璃、ABF 积层后和 RDL 后面板在同一照明下表现不同。把表面缺陷类别与次表面类别分开记录，因为一个把划痕和埋藏裂纹混在一起的误报计数对两者都说明不了任何问题。在面板至少九个位置（含四角）测重复性，并在班次开始和结束时各跑一遍以暴露校准漂移。保留一块经剖面确认缺陷的金板，每当配方、照明或软件版本变更就重新成像。在任何性能声明发布或引用之前，留存样图和签署过的验收表。

边界在哪里

POMEAS 远心镜头与变倍光学可以参与评估这项工作中可见光、表面侧的部分：背光下的通孔直径与位置、同轴或斜照明下的积层尺寸、面板外形的边缘几何。它们不被呈现为埋藏裂纹近红外层析的替代品，也不声称任何 POMEAS 镜头已被集成到所述设备中。如果检测需求包含次表面裂纹，规格就必须携带一台独立仪器，其检测限须对照层厚声明，且两套验收标准必须分开编写，这样表面工位才不会按一条它从来满足不了的裂纹要求被签收。

常见问题

普通远心镜头能检测 ABF 下方的裂纹吗？

不能靠假设。可见光远心系统对一个物面成像，积层下方的埋藏裂纹表现为表面图案上的低对比度叠加，任何镜头或相机选择都换不回轴向分辨能力。检测埋藏裂纹需要穿过体积的照明、限定散射几何的收集，以及对照层厚声明的检测限。在接受任何声明（包括供应商的）之前，先在剖面样品上验证。

3 µm 最小可检裂纹等于 3 µm 尺寸精度吗？

不等于。最小可检裂纹是在设定条件下、针对设定叠层的检测阈值，描述的是该尺寸的裂纹能否被找到。尺寸精度描述的是对已在测量的特征，测得值与真值的接近程度。两个数字来自不同的测试，在规格中永远不应互换。

一个工位能同时测 TGV 直径和 RDL 线宽吗？

不能在同一倍率下。整面板通孔阵列需要几十毫米的视场，像素当量落在几十微米；3 µm 的 RDL 线需要低于一微米的像素当量。POMEAS 公开产品线覆盖两端——0.061X 的 144 x 108 mm 到 1.0X 的 8.8 x 6.6 mm——但单支定焦镜头无法兼顾两者，声称能做到的工位通常把其中一项测量做得很差。

0.061X 远心镜头适配多大的面板面积？

配 2/3 英寸传感器，折算视场为 144.3 x 108.2 mm，覆盖 510 x 515 mm 面板的四分之一，但不能一次曝光覆盖整板。整板需求因此变成带既定测量区域集合的拼接或采样方案，检测报告必须写明测量了哪些区域。0.061X 镜头带 398 mm 工作距离，使该视场尺寸下载具避让可行。

下一步

请发来面板图纸、含各层厚度的叠层表、两端通孔直径、带公差的表面尺寸清单，以及必须检出的最小缺陷。第一个回答是算术：哪些测量适配哪个视场，哪些属于另一台仪器。表面工位方面，半导体检测远心镜头指南讲倍率与景深的取舍，玻璃鬼影边缘笔记讲影响每一次透明件测量的第二表面伪像，背光下微孔边缘模糊分析解释小穿透特征的极限在哪里。面板级积层工作方面，面板级封装计量对比把线扫描、白光干涉和膜厚作为独立方法并列比较。PMS-LTCM0061-398 产品页和远心镜头系列载有当前型号数据，联系页是图纸的去处。