La vision par ordinateur pour l'inspection de semi-conducteurs
Max Reijngoudt
L’industrie des semi-conducteurs exige un contrôle qualité strict à chaque étape de la production, depuis l’examen initial des tranches de silicium jusqu’à l’inspection finale des cartes de circuits imprimés. La vision par ordinateur est devenue une technologie cruciale dans ce secteur, offrant des capacités d’inspection automatisées, rapides et très précises, allant au-delà de ce que les inspecteurs humains peuvent accomplir. En utilisant des caméras avancées, des objectifs et des méthodes puissantes de traitement d’image, y compris l’apprentissage profond, les fabricants peuvent garantir la qualité et la fiabilité de leurs produits semi-conducteurs tout au long du processus de fabrication. Cet article aborde le rôle important de la vision par ordinateur dans la fabrication des semi-conducteurs, en mettant l’accent sur ses applications, de l’analyse détaillée des tranches de silicium à l’inspection globale des cartes de circuits imprimés.
Les domaines clés où la vision par ordinateur est largement utilisée incluent :
- Analyse des tranches (wafers) : Identification des défauts de surface, des contaminations et des problèmes structurels sur les tranches de silicium.
- Vérification du placement des composants : S’assurer que les composants électroniques sont correctement placés sur les cartes de circuits imprimés (PCB).
- Inspection des joints de soudure : Détection de défauts tels qu’un manque de soudure, des ponts de soudure ou des soudures froides.
- Intégration du deep learning : Utilisation d’algorithmes sophistiqués pour identifier et catégoriser des défauts complexes.
- Inspection des PCB : Détection des erreurs de fabrication telles que des composants manquants ou un mauvais positionnement.
La capacité de ces systèmes à effectuer des inspections cohérentes et détaillées à grande vitesse contribue directement à augmenter les rendements, à réduire les déchets et, en fin de compte, à offrir des produits électroniques plus fiables aux consommateurs comme aux industries.
Table of contents
Sélection de caméras de vision par ordinateur pour l’inspection des semi-conducteurs
La sélection de la caméra industrielle appropriée est une étape fondamentale dans la conception d’un système de vision par ordinateur efficace pour l’inspection des PCB. Les spécifications de la caméra influencent directement la qualité des images capturées et, par conséquent, la précision du processus de détection des défauts.
Pour l’inspection de PCB immobiles, nous recommandons la caméra MER2-630-60U3C. Cette caméra USB3 intègre un capteur Sony IMX178, offrant une haute résolution de 3088x2064 pixels. Ce nombre élevé de pixels permet de capturer de fins détails sur le PCB, ce qui est crucial pour identifier de petits défauts dans les composants et les soudures.
La capacité de la caméra à capturer jusqu’à 60 images par seconde garantit que les images peuvent être acquises rapidement, facilitant ainsi des flux de travail d’inspection efficaces. Le format de capteur 1/1.8" offre un bon équilibre entre le champ de vision et la qualité d’image.
La technologie de capteur CMOS contribue à la grande sensibilité et au faible bruit de la caméra, ce qui permet d’obtenir des images claires et détaillées. La capacité couleur de cette caméra permet d’identifier les composants codés par couleur et les éventuels défauts de décoloration sur le PCB.
Bien que la MER2-630-60U3C utilise un obturateur roulant, pour l’inspection d’objets immobiles où le flou de mouvement n’est pas un problème majeur, ce type d’obturateur offre une solution économique sans compromettre la qualité d’image pour cette application spécifique.
Sélection de l’objectif optimal pour l’inspection des semi-conducteurs
Le choix de l’objectif de vision par ordinateur approprié est tout aussi crucial que celui de la caméra lors de la conception d’un système de vision robuste pour l’inspection des PCB. L’objectif détermine le champ de vision, le grossissement et la qualité d’image, qui sont tous essentiels pour une détection précise des défauts.
Pour une utilisation avec la caméra MER2-630-60U3C lors de l’inspection de PCB immobiles, nous recommandons un objectif C-Mount de 12 mm. L’interface C-Mount garantit la compatibilité mécanique avec la caméra. Une focale de 12 mm offre un champ de vision adapté pour inspecter des sections de PCB à une distance de travail pratique, permettant un examen détaillé des composants et des soudures.
Le maintien d’une faible distorsion est primordial dans les applications d’inspection, car toute distorsion significative peut entraîner des mesures inexactes et une mauvaise identification des défauts. L’objectif recommandé présente un niveau de distorsion inférieur à 1 %, ce qui garantit que les images capturées représentent fidèlement les dimensions physiques et les formes des composants sur le PCB.
Choix de l’éclairage approprié pour l’inspection des PCB
Un éclairage approprié est primordial pour obtenir des images claires et détaillées, essentielles à une inspection précise des PCB.
Pour l’inspection des PCB, un dôme lumineux est souvent un excellent choix pour éviter les reflets indésirables. Un dôme lumineux est composé d’un ensemble de LED logées dans une enceinte hémisphérique. Cette conception offre un éclairage diffus et uniforme provenant de plusieurs angles, réduisant efficacement les ombres et les reflets spéculaires sur les surfaces brillantes telles que les soudures et les pattes des composants. En minimisant ces reflets, un éclairage dôme permet à la caméra de capturer une vue plus homogène et détaillée de la surface du PCB, ce qui facilite l’identification des défauts tels que les composants manquants, les mauvais alignements ou les irrégularités au niveau des soudures.
Logiciel de traitement d’image pour l’inspection des PCB
Pour des tâches complexes comme l’inspection des PCB, un logiciel spécialisé est essentiel pour analyser les images capturées et extraire des informations cruciales sur le placement des composants, la qualité des soudures et les défauts potentiels.
Toutes nos caméras sont compatibles GenICam, garantissant une intégration transparente avec diverses plateformes logicielles de traitement d’images. Cette flexibilité permet aux utilisateurs de choisir le logiciel qui correspond le mieux à leurs besoins et à leur expertise. Cela inclut des bibliothèques de vision puissantes et des environnements de développement tels que MvTec Halcon, NI LabVIEW et Cognex Vision Pro, ainsi que des plateformes plus généralistes comme MATLAB et OpenCV, offrant ainsi un large éventail d’outils pour développer leurs algorithmes d’inspection.
Pour les utilisateurs recherchant une solution logicielle complète, Zebra Aurora Vision Studio est une option fortement recommandée. Ce logiciel robuste mais intuitif propose une interface de programmation visuelle, souvent comparée à une boîte à outils, qui simplifie la création et le déploiement d’applications d’inspection. Avec Aurora Vision, les utilisateurs peuvent mettre en œuvre une large gamme de tâches d’inspection, notamment la mesure précise des dimensions des composants, la détection de pièces manquantes ou mal alignées, et l’identification de divers défauts de soudure. La version Lite gratuite d’Aurora Vision, qui comprend une suite complète d’algorithmes de vision standard, constitue un excellent point de départ pour évaluer les capacités du logiciel et déterminer s’il convient à leurs besoins spécifiques en matière d’inspection de PCB.
Applications de la vision par ordinateur dans l’inspection des semi-conducteurs
La vision par ordinateur joue un rôle essentiel à de nombreuses étapes d’inspection tout au long de la fabrication des semi-conducteurs, depuis la production initiale des tranches jusqu’à l’assemblage final des circuits imprimés (PCB). Voici quelques exemples d’applications clés:
Ces applications illustrent l’étendue et la profondeur de la contribution de la vision par ordinateur au maintien de normes de qualité élevées et à l’optimisation de l’efficacité dans les processus complexes de fabrication des semi-conducteurs.
Support pour la vision par ordinateur dans l’inspection des semi-conducteurs
En résumé, la vision par ordinateur joue un rôle majeur dans la fabrication des semi-conducteurs, garantissant une production de haute qualité, de l’analyse des tranches à l’inspection des PCB. Souhaitez-vous bénéficier du soutien de l’un de nos experts en vision industrielle pour créer votre propre système d’inspection des semi-conducteurs, de l’analyse des tranches à l’inspection des PCB ? Ou un autre système de vision similaire? N’hésitez pas à nous contacter via le formulaire ci-dessous!
