Visión por computadora en la inspección de semiconductores
Max Reijngoudt
La industria de los semiconductores requiere un control de calidad estricto en cada etapa de la producción, desde el examen inicial de las obleas de silicio hasta la inspección final de las placas de circuito impreso. La Visión por máquina se ha convertido en una tecnología crucial en este sector, proporcionando capacidades de inspección automatizadas, de alta velocidad y muy precisas que superan lo que los inspectores humanos pueden lograr. Mediante el uso de cámaras avanzadas, lentes y potentes métodos de procesamiento de imágenes, incluido el deep learning, los fabricantes pueden garantizar la calidad y fiabilidad de sus productos semiconductores a lo largo de todo el proceso de fabricación. Este artículo abordará el importante papel de la Visión por computadora en la fabricación de semiconductores, centrándose en sus aplicaciones desde el análisis detallado de las obleas de silicio hasta la inspección global de las placas de circuito impreso.
Las áreas clave donde la Visión por computadora se utiliza de manera significativa incluyen:
- Análisis de obleas: Identificación de defectos superficiales, contaminación y problemas estructurales en obleas de silicio.
- Verificación de colocación de componentes: Garantizar que los componentes electrónicos estén colocados correctamente en las PCB.
- Inspección de uniones de soldadura: Detección de defectos como falta de soldadura, puentes de soldadura o uniones frías.
- Integración de Deep Learning: Uso de algoritmos sofisticados para identificar y categorizar defectos complejos.
- Inspección de PCB: Detección de errores de fabricación como componentes faltantes o posicionamiento incorrecto.
La capacidad de estos sistemas para realizar inspecciones consistentes y detalladas a altas velocidades contribuye directamente a aumentar el rendimiento, reducir el desperdicio y, en última instancia, ofrecer productos electrónicos más fiables tanto para los consumidores como para las industrias.
Table of contents
Selección de Cámara industrial para inspección de semiconductores
Seleccionar la cámara industrial adecuada es un paso fundamental en el diseño de un sistema de Visión por computadora eficaz para la inspección de PCB. Las especificaciones de la cámara influyen directamente en la calidad de las imágenes capturadas y, en consecuencia, en la precisión del proceso de detección de defectos.
Para la inspección de PCB estática, recomendamos la cámara MER2-630-60U3C. Esta cámara USB3 incorpora un sensor Sony IMX178, proporcionando una alta resolución de 3088x2064 píxeles. Este alto número de píxeles permite capturar detalles finos en la PCB, lo cual es crucial para identificar defectos pequeños en componentes y uniones de soldadura.
La capacidad de la cámara para capturar hasta 60 fotogramas por segundo garantiza que las imágenes puedan adquirirse rápidamente, facilitando flujos de trabajo de inspección eficientes. El formato de sensor de 1/1.8" ofrece un buen equilibrio entre campo de visión y calidad de imagen.
La tecnología de sensor CMOS contribuye a la alta sensibilidad y bajo nivel de ruido de la cámara, lo que resulta en imágenes claras y detalladas. La capacidad de color de esta cámara permite la identificación de componentes codificados por color y posibles defectos de decoloración en la PCB.
Si bien la MER2-630-60U3C utiliza un rolling shutter, para la inspección de objetos estáticos donde el desenfoque por movimiento no es una preocupación significativa, este tipo de obturador ofrece una solución rentable sin comprometer la calidad de imagen para esta aplicación específica.
Selección del Objetivo óptimo para la inspección de semiconductores
La selección del objetivo de Visión por computadora adecuado es tan crítica como la elección de la cámara al construir un sistema de Visión por computadora robusto para la inspección de PCB. El objetivo determina el campo de visión, la magnificación y la calidad de imagen, todos ellos esenciales para una detección precisa de defectos.
Para su uso con la cámara MER2-630-60U3C en la inspección estática de PCB, recomendamos un objetivo C-Mount de 12 mm. La interfaz C-Mount garantiza la compatibilidad mecánica con la cámara. Una distancia focal de 12 mm proporciona un campo de visión adecuado para inspeccionar secciones de una PCB a una distancia de trabajo práctica, permitiendo un examen detallado de los componentes y las uniones de soldadura.
Mantener una baja distorsión es fundamental en las aplicaciones de inspección, ya que cualquier distorsión significativa puede conducir a mediciones inexactas e identificación errónea de defectos. El objetivo recomendado tiene un nivel de distorsión inferior al 1%, lo que garantiza que las imágenes capturadas representen con precisión las dimensiones físicas y las formas de los componentes en la PCB.
Selección de la iluminación adecuada para la inspección de PCB
Una iluminación adecuada es fundamental para obtener imágenes claras y detalladas, cruciales para una inspección precisa de PCB.
Para la inspección de PCB, la iluminación tipo domo suele ser una excelente opción para evitar reflejos no deseados. La iluminación tipo domo consiste en una matriz de LED alojada dentro de una carcasa hemisférica. Este diseño proporciona una iluminación difusa y uniforme desde múltiples ángulos, reduciendo eficazmente las sombras y los reflejos especulares de superficies brillantes como las uniones de soldadura y los terminales de los componentes. Al minimizar estos reflejos, la iluminación tipo domo permite que la cámara capture una vista más uniforme y detallada de la superficie de la PCB, facilitando la identificación de defectos como componentes faltantes, desalineaciones o inconsistencias en las uniones de soldadura.
Software de procesamiento de imágenes para inspección de PCB
Para tareas complejas como la inspección de PCB, es esencial contar con software especializado para analizar las imágenes capturadas y extraer información crítica sobre la colocación de componentes, la calidad de las uniones de soldadura y posibles defectos.
Todas nuestras cámaras son compatibles con GenICam, lo que garantiza una integración perfecta con diversas plataformas de software de procesamiento de imágenes. Esta flexibilidad permite a los usuarios elegir el software que mejor se adapte a sus necesidades y experiencia. Entre ellos se incluyen potentes bibliotecas de visión y entornos de desarrollo como MvTec Halcon, NI LabVIEW y Cognex Vision Pro, así como plataformas de uso más general como MATLAB y OpenCV, proporcionando a los usuarios una amplia gama de herramientas para desarrollar sus algoritmos de inspección.
Para quienes buscan una solución de software integral, Zebra Aurora Vision Studio es una opción altamente recomendada. Este software robusto pero intuitivo ofrece una interfaz de programación visual, a menudo comparada con una caja de herramientas, que simplifica el proceso de creación y despliegue de aplicaciones de inspección. Con Aurora Visión, los usuarios pueden implementar una amplia variedad de tareas de inspección, incluyendo la medición precisa de dimensiones de componentes, la detección de piezas faltantes o desalineadas y la identificación de diversos defectos en las uniones de soldadura. La versión Lite gratuita de Aurora Visión, que incluye un conjunto completo de algoritmos estándar de visión, es un excelente punto de partida para que los usuarios evalúen las capacidades del software y determinen su idoneidad para los requisitos específicos de inspección de PCB.
Aplicaciones de Visión por computadora en la inspección de semiconductores
La visión por computadora desempeña un papel vital en numerosas etapas de inspección a lo largo de la fabricación de semiconductores, desde la producción inicial de obleas hasta el ensamblaje final de PCBs. Aquí hay algunos ejemplos clave de aplicación:
Estas aplicaciones demuestran la amplitud y profundidad de cómo la visión por computadora contribuye a mantener altos estándares de calidad y a optimizar la eficiencia en los complejos procesos de fabricación de semiconductores.
Soporte para Visión por computadora en la inspección de semiconductores
En resumen, la Visión por computadora desempeña un papel fundamental en la fabricación de semiconductores, garantizando una producción de alta calidad desde el análisis de obleas hasta la inspección de PCB. ¿Le gustaría contar con el soporte de uno de nuestros expertos en visión por máquina para crear su propio sistema de inspección de semiconductores, desde el análisis de obleas hasta la inspección de PCB? ¿O quizás otro sistema de visión similar? No dude en ponerse en contacto utilizando el formulario a continuación.
