Computer Vision in Halfgeleiderinspectie

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.
Computer Vision in Halfgeleiderinspectie

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.

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 hebben directe invloed op de kwaliteit van de vastgelegde beelden en daarmee op de nauwkeurigheid van het defectdetectieproces.

Voor statische PCB-inspectie raden wij de MER2-630-60U3C camera aan. Deze USB3-camera bevat een Sony IMX178-sensor, met een hoge resolutie van 3088x2064 pixels. Dit hoge aantal pixels maakt het mogelijk om fijne details op de PCB vast te leggen, wat cruciaal is voor het identificeren van kleine defecten in componenten en soldeerverbindingen.

De mogelijkheid van de camera om maximaal 60 beelden per seconde vast te leggen, zorgt ervoor dat beelden snel kunnen worden verkregen, wat efficiënte inspectieworkflows faciliteert. Het sensorformaat van 1/1.8" biedt een goede balans tussen gezichtsveld en beeldkwaliteit.

De CMOS-sensortechnologie draagt bij aan de hoge gevoeligheid en lage ruiskarakteristieken van de camera, wat resulteert in heldere en gedetailleerde beelden. De kleurmogelijkheden van deze camera maken het mogelijk om kleurgecodeerde componenten en mogelijke verkleuringsdefecten op de PCB te identificeren.

Hoewel de MER2-630-60U3C gebruikmaakt van een rolling shutter, biedt dit shuttertype voor inspectie van statische objecten, waarbij bewegingsonscherpte geen belangrijke zorg is, een kosteneffectieve oplossing zonder afbreuk te doen aan de beeldkwaliteit voor deze specifieke Applicatie.

MER2-630-60U3C Camera USB3 Vision 1

Het selecteren van de optimale lens voor halfgeleiderinspectie

De selectie van de juiste machine vision lens is net zo cruciaal als de camerakeuze bij het opbouwen van een robuust computer vision-systeem voor PCB-inspectie. De lens bepaalt het gezichtsveld, de vergroting en de beeldkwaliteit, die allemaal essentieel zijn voor nauwkeurige detectie van defecten.

Voor gebruik met de MER2-630-60U3C camera bij statische PCB-inspectie adviseren wij een C-Mount 12mm lens. De C-Mount-interface zorgt voor mechanische compatibiliteit met de camera. Een brandpuntsafstand van 12mm biedt een geschikt gezichtsveld voor het inspecteren van delen van een PCB op een praktische werkafstand, waardoor gedetailleerd onderzoek van componenten en soldeerverbindingen mogelijk is.

Het handhaven van lage vervorming is van het grootste belang bij inspectieapplicaties, aangezien 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 machine vision-verlichting is van essentieel belang voor het verkrijgen van heldere en gedetailleerde beelden die cruciaal zijn voor nauwkeurige PCB-inspectie.

Voor PCB-inspectie is een dome light vaak een uitstekende keuze om ongewenste reflecties te voorkomen. Een dome light bestaat uit een reeks leds die in een halfronde behuizing zijn ondergebracht. Dit ontwerp zorgt voor diffuse, gelijkmatige verlichting vanuit meerdere hoeken, waardoor schaduwen en spiegelende reflecties van glanzende oppervlakken zoals soldeerverbindingen en componentaansluitingen effectief worden verminderd. Door deze reflecties te minimaliseren, stelt een dome light de camera in staat een gelijkmatiger en gedetailleerder beeld van het PCB-oppervlak vast te leggen, waardoor defecten zoals ontbrekende componenten, verkeerde uitlijningen of inconsistenties in soldeerverbindingen eenvoudiger kunnen worden geïdentificeerd.

Dome light

Beeldverwerkingssoftware voor PCB-inspectie

Voor complexe taken zoals PCB-inspectie is gespecialiseerde software essentieel om de vastgelegde beelden te analyseren en kritieke informatie te extraheren over de plaatsing van componenten, de kwaliteit van soldeerverbindingen en mogelijke defecten.

Al onze camera's zijn compatibel met GenICam, wat een naadloze integratie met verschillende softwareplatforms voor beeldverwerking garandeert. Deze flexibiliteit stelt gebruikers in staat de software te kiezen die het beste aansluit bij hun behoeften en expertise. Hieronder vallen krachtige vision-bibliotheken en ontwikkelomgevingen zoals MvTec Halcon, NI LabVIEW en Cognex Vision Pro, evenals platforms voor algemener gebruik zoals MATLAB en OpenCV, die gebruikers een breed scala aan hulpmiddelen bieden voor het ontwikkelen van hun inspectiealgoritmen.

Voor gebruikers die op zoek zijn naar een uitgebreide softwareoplossing is Zebra Aurora Vision Studio een sterk aanbevolen optie. Deze robuuste maar intuïtieve software biedt een visuele programmeerinterface, die vaak wordt vergeleken met een gereedschapskist, waardoor het proces van het creëren en implementeren van inspectieapplicaties wordt vereenvoudigd. Met Aurora Vision kunnen gebruikers een breed scala aan inspectietaken uitvoeren, waaronder nauwkeurige meting van componentafmetingen, detectie van ontbrekende of verkeerd uitgelijnde onderdelen en identificatie van verschillende defecten aan soldeerverbindingen. De gratis Lite-versie van Aurora Vision, die een volledige reeks standaard vision-algoritmen omvat, vormt een uitstekend uitgangspunt voor gebruikers om de mogelijkheden van de software te evalueren en de geschiktheid ervan voor hun specifieke vereisten voor PCB-inspectie te bepalen.

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.

Camera's met hoge resolutie en geavanceerde algoritmen analyseren waferoppervlakken om microscopische defecten te identificeren, zoals deeltjes, krassen, scheuren en verontreiniging. Deze vroege detectie is cruciaal voor het maximaliseren van de opbrengst en het voorkomen van verdere verwerking van defecte wafers.

Hogeresolutiecamera’s en geavanceerde algoritmen analyseren waferoppervlakken om microscopische defecten zoals deeltjes, krassen, barsten en verontreinigingen te identificeren. Deze vroege detectie is cruciaal om het rendement te maximaliseren en te voorkomen dat defecte wafers verder worden verwerkt.

Bij de assemblage van geïntegreerde schakelingen verifieert machine vision de juiste plaatsing, vorm en integriteit van de fijne draadjes die de chip met de pootjes van het pakket verbinden.

Computervisionsystemen controleren op de aanwezigheid, juiste plaatsing en leesbaarheid van markeringen, labels en barcodes op wafers, chips en PCB’s voor traceerbaarheid en identificatiedoeleinden.

In de laatste fasen van de productie van elektronische apparaten kunnen computervisionsystemen de correcte assemblage van alle componenten verifiëren, controleren op cosmetische defecten en de algehele kwaliteit van het eindproduct waarborgen.

Machine vision-systemen worden ook gebruikt om robots te begeleiden bij het nauwkeurig hanteren en plaatsen van kwetsbare halfgeleidercomponenten tijdens verschillende productiestadia.

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!