Computer Vision in Halfgeleiderinspectie
Max Reijngoudt
De halfgeleiderindustrie vereist strikte kwaliteitscontrole in elke fase van de productie, van het eerste onderzoek van siliciumwafels tot de uiteindelijke inspectie van printplaten. Machine vision is een cruciale technologie geworden in deze sector en biedt geautomatiseerde, snelle en zeer nauwkeurige inspectiemogelijkheden die verder gaan dan wat menselijke inspecteurs kunnen bereiken. Door gebruik te maken van geavanceerde camera’s, lenzen en krachtige beeldverwerkingsmethoden, waaronder deep learning, kunnen fabrikanten de kwaliteit en betrouwbaarheid van hun halfgeleiderproducten gedurende het hele productieproces waarborgen. Dit artikel bespreekt de belangrijke rol van computer vision in de halfgeleiderproductie, met de nadruk op het gebruik ervan van de gedetailleerde analyse van siliciumwafels tot de algehele inspectie van printplaten.
Belangrijke gebieden waar computer vision aanzienlijk wordt gebruikt, zijn onder andere:
- Wafelanalyse: Het identificeren van oppervlaktedefecten, verontreinigingen en structurele problemen op siliciumwafels.
- Verificatie van componentplaatsing: Zorgen dat elektronische componenten correct op printplaten (PCB’s) worden geplaatst.
- Inspectie van soldeerverbindingen: Het opsporen van defecten zoals te weinig soldeer, soldeerbruggen of koude soldeerverbindingen.
- Integratie van deep learning: Het gebruik van geavanceerde algoritmen om complexe defecten te identificeren en te categoriseren.
- PCB-inspectie: Het detecteren van fabricagefouten zoals ontbrekende componenten of onjuiste positionering.
Het vermogen van deze systemen om consistente en gedetailleerde inspecties uit te voeren op hoge snelheden draagt direct bij aan hogere opbrengsten, minder afval en uiteindelijk betrouwbaardere elektronische producten voor zowel consumenten als industrieën.
Table of contents
Selectie van computer vision camera’s voor halfgeleiderinspectie
Het selecteren van de juiste industriële camera is een fundamentele stap bij het ontwerpen van een effectief computer vision-systeem voor PCB-inspectie. De specificaties van de camera beïnvloeden direct de kwaliteit van de vastgelegde beelden en daarmee de nauwkeurigheid van het defectdetectieproces.
Voor stilstaande PCB-inspectie raden we de MER2-630-60U3C camera aan. Deze USB3-camera is uitgerust met een Sony IMX178-sensor en biedt een hoge resolutie van 3088x2064 pixels. Dankzij het hoge aantal pixels kunnen fijne details op de PCB worden vastgelegd, wat essentieel is voor het identificeren van kleine defecten in componenten en soldeerverbindingen.
Het vermogen van de camera om tot 60 beelden per seconde vast te leggen, zorgt ervoor dat beelden snel kunnen worden opgenomen, wat efficiënte inspectieworkflows mogelijk maakt. Het 1/1.8"-sensorformaat biedt een goede balans tussen het gezichtsveld en de beeldkwaliteit.
De CMOS-sensortechnologie draagt bij aan de hoge gevoeligheid en lage ruis van de camera, wat resulteert in heldere en gedetailleerde beelden. De kleurmogelijkheden van deze camera maken het mogelijk om kleurgecodeerde componenten en eventuele verkleuringsdefecten op de PCB te identificeren.
Hoewel de MER2-630-60U3C gebruiktmaakt van een rolling shutter, is dit sluitertype geschikt voor inspectie van stilstaande objecten. Bewegingsonscherpte speelt hierbij geen grote rol, waardoor het een kosteneffective oplossing biedt zonder concessies aan de beeldkwaliteit voor deze specifieke toepassingen.
Het selecteren van de optimale lens voor halfgeleiderinspectie
De keuze van de juiste computer vision lens is net zo cruciaal als de camerakeuze bij het bouwen van een robuust computer vision-systeem voor PCB-inspectie. De lens bepaalt het gezichtsveld, de vergroting en de beeldkwaliteit, die allemaal essentieel zijn voor een nauwkeurige detectie van defecten.
Voor gebruik met de MER2-630-60U3C-camera bij stilstaande PCB-inspectie raden we een C-Mount 12mm-lens aan. De C-Mount-interface zorgt voor mechanische compatibiliteit met de camera. Een brandpuntsafstand van 12 mm biedt een geschikt gezichtsveld voor het inspecteren van secties van een PCB op een praktische werkafstand, waardoor een gedetailleerd onderzoek van componenten en soldeerverbindingen mogelijk is.
Het behouden van een lage vervorming is van groot belang bij inspectietoepassingen, omdat elke significante vervorming kan leiden tot onnauwkeurige metingen en verkeerde identificatie van defecten. De aanbevolen lens heeft een vervormingsniveau van minder dan 1%, wat ervoor zorgt dat de vastgelegde beelden de fysieke afmetingen en vormen van de componenten op de PCB nauwkeurig weergeven.
Het selecteren van de juiste verlichting voor PCB-inspectie
Geschikte verlichting is van essentieel belang voor het verkrijgen van heldere en gedetailleerde beelden die cruciaal zijn voor een nauwkeurige PCB-inspectie.
Voor PCB-inspectie is een dome-verlichting vaak een uitstekende keuze om ongewenste reflecties te voorkomen. Een dome-verlichting bestaat uit een reeks LED’s die zijn ondergebracht in een halfronde behuizing. Dit ontwerp zorgt voor diffuse, gelijkmatige verlichting vanuit meerdere hoeken, waardoor schaduwen en spiegelende reflecties van glanzende oppervlakken zoals soldeerverbindingen en componentdraden effectief worden verminderd. Door deze reflecties te minimaliseren, maakt een dome-verlichting het mogelijk voor de camera om een meer uniform en gedetailleerd beeld van het PCB-oppervlak vast te leggen, waardoor het eenvoudiger wordt om defecten zoals ontbrekende componenten, verkeerde uitlijning of inconsistenties in soldeerverbindingen te identificeren.
Beeldverwerkingssoftware voor PCB-inspectie
Voor complexe taken zoals PCB-inspectie is gespecialiseerde software essentieel om de vastgelegde beelden te analyseren en cruciale informatie te verkrijgen over de plaatsing van componenten, de kwaliteit van soldeerverbindingen en mogelijke defecten.
Al onze camera’s zijn GenICam-compatibel, wat zorgt voor een naadloze integratie met diverse beeldverwerkingssoftwareplatforms. Deze flexibiliteit stelt gebruikers in staat om de software te kiezen die het beste aansluit bij hun behoeften en expertise. Dit omvat krachtige vision-bibliotheken en ontwikkelomgevingen zoals MvTec Halcon, NI LabVIEW en Cognex Vision Pro, maar ook meer algemene platforms zoals MATLAB en OpenCV, waardoor gebruikers een breed scala aan tools hebben om hun inspectie-algoritmen te ontwikkelen.
Voor gebruikers die op zoek zijn naar een allesomvattende softwareoplossing, is Zebra Aurora Vision Studio een zeer aanbevolen optie. Deze robuuste maar intuïtieve software biedt een visuele programmeerinterface, vaak vergeleken met een gereedschapskist, die het proces van het creëren en implementeren van inspectietoepassingen vereenvoudigt. Met Aurora Vision kunnen gebruikers een breed scala aan inspectietaken uitvoeren, waaronder het nauwkeurig meten van componentafmetingen, het detecteren van ontbrekende of verkeerd uitgelijnde onderdelen en het identificeren van verschillende soldeerdefecten. De gratis Lite-versie van Aurora Vision, die een volledige set standaard vision-algoritmen bevat, is een uitstekend startpunt voor gebruikers om de mogelijkheden van de software te evalueren en te bepalen of deze geschikt is voor hun specifieke PCB-inspectiebehoeften.
Toepassingen van computer vision bij halfgeleiderinspectie
Computer vision speelt een essentiële rol in tal van inspectiefasen tijdens de productie van halfgeleiders, van de initiële waferproductie tot de uiteindelijke assemblage van printplaten (PCB’s). Hier zijn enkele belangrijke toepassingsvoorbeelden:
Deze toepassingen tonen de breedte en diepgang aan van hoe computer vision bijdraagt aan het handhaven van hoge kwaliteitsnormen en het optimaliseren van de efficiëntie in de complexe processen van de halfgeleiderproductie.
Ondersteuning voor computer vision bij halfgeleiderinspectie
Samengevat speelt computer vision een grote rol in de productie van halfgeleiders en zorgt het voor hoogwaardige productie, van waferanalyse tot PCB-inspectie. Wilt u ondersteuning van een van onze machine vision-experts bij het creëren van uw eigen inspectiesysteem voor halfgeleiders, van waferanalyse tot PCB-inspectie? Of een ander soortgelijk visionsysteem? Neem gerust contact met ons op via het onderstaande formulier!
