Computer Vision na Inspeção de Semicondutores
Max Reijngoudt
A indústria de semicondutores exige um controlo de qualidade rigoroso em todas as fases da produção, desde o exame inicial das bolachas de silício até à inspeção final das placas de circuitos impressos. Machine vision tornou-se uma tecnologia crucial neste setor, proporcionando capacidades de inspeção automatizadas, de alta velocidade e extremamente precisas, que vão além do que os inspetores humanos conseguem alcançar. Ao utilizar câmaras avançadas, objetivas e métodos avançados de processamento de imagem, incluindo deep learning, os fabricantes podem garantir a qualidade e fiabilidade dos seus produtos semicondutores ao longo de todo o processo de fabrico. Este artigo irá abordar o importante papel do computer vision na produção de semicondutores, com foco nas suas aplicações desde a análise detalhada das bolachas de silício até à inspeção global das placas de circuitos impressos.
As principais áreas onde a computer vision é amplamente utilizada incluem:
- Análise de Wafers: Identificação de falhas de superfície, contaminação e problemas estruturais em wafers de silício.
- Verificação de Colocação de Componentes: Garantir que os componentes eletrónicos estão corretamente posicionados nas placas de circuito impresso (PCBs).
- Inspeção de Juntas de Solda: Deteção de defeitos como quantidade insuficiente de solda, pontes de solda ou juntas de solda fria.
- Integração de Deep Learning: Utilização de algoritmos avançados para identificar e categorizar defeitos complexos.
- Inspeção de PCBs: Deteção de erros de fabrico, como componentes em falta ou posicionamento incorreto.
A capacidade destes sistemas para realizar inspeções consistentes e detalhadas a altas velocidades contribui diretamente para o aumento do rendimento, redução do desperdício e, em última análise, para produtos eletrónicos mais fiáveis tanto para consumidores como para a indústria.
Table of contents
Seleção de Câmera Industrial para Inspeção de Semicondutores
Selecionar a câmera industrial adequada é um passo fundamental no desenvolvimento de um sistema de computer vision eficaz para inspeção de PCB. As especificações da câmera influenciam diretamente a qualidade das imagens capturadas e, consequentemente, a precisão do processo de deteção de defeitos.
Para inspeção de PCB estática, recomendamos a câmera MER2-630-60U3C. Esta câmera USB3 incorpora um sensor Sony IMX178, proporcionando uma resolução elevada de 3088x2064 píxeis. Este elevado número de píxeis permite a captação de detalhes finos na PCB, o que é crucial para identificar pequenos defeitos em componentes e soldaduras.
A capacidade da câmera de captar até 60 imagens por segundo garante que as imagens podem ser adquiridas rapidamente, facilitando fluxos de trabalho de inspeção eficientes. O formato de sensor 1/1.8" oferece um bom equilíbrio entre campo de visão e qualidade de imagem.
A tecnologia de sensor CMOS contribui para a elevada sensibilidade e baixo ruído da câmera, resultando em imagens nítidas e detalhadas. A capacidade de cor desta câmera permite a identificação de componentes codificados por cor e potenciais defeitos de descoloração na PCB.
Embora a MER2-630-60U3C utilize um rolling shutter, para inspeção de objetos estáticos onde o desfoque de movimento não é uma preocupação significativa, este tipo de shutter oferece uma solução económica sem comprometer a qualidade de imagem para esta aplicação específica.
Seleção da Lente ideal para Inspeção de Semicondutores
A seleção da lente de computer vision adequada é tão crítica quanto a escolha da câmera na construção de um sistema de computer vision robusto para inspeção de PCB. A lente determina o campo de visão, a ampliação e a qualidade da imagem, todos essenciais para uma deteção precisa de defeitos.
Para utilização com a câmera MER2-630-60U3C em inspeção estática de PCB, recomendamos uma lente C-Mount de 12mm. A interface C-Mount garante compatibilidade mecânica com a câmera. Uma distância focal de 12mm proporciona um campo de visão adequado para inspecionar secções de uma PCB a uma distância de trabalho prática, permitindo uma análise detalhada dos componentes e das juntas de solda.
Manter uma distorção baixa é fundamental em aplicações de inspeção, pois qualquer distorção significativa pode levar a medições imprecisas e à identificação incorreta de defeitos. A lente recomendada apresenta um nível de distorção inferior a 1%, o que garante que as imagens captadas representam com precisão as dimensões físicas e as formas dos componentes na PCB.
Seleção da Iluminação Adequada para Inspeção de PCB
Uma iluminação adequada é fundamental para obter imagens claras e detalhadas, cruciais para uma inspeção precisa de PCB.
Para a inspeção de PCB, uma dome light é frequentemente uma excelente escolha para evitar reflexos indesejados. Uma dome light consiste num conjunto de LEDs alojados numa estrutura hemisférica. Este design proporciona uma iluminação difusa e uniforme a partir de vários ângulos, reduzindo eficazmente sombras e reflexos especulares em superfícies brilhantes, como juntas de solda e terminais de componentes. Ao minimizar estes reflexos, uma dome light permite que a câmera capte uma visão mais uniforme e detalhada da superfície da PCB, facilitando a identificação de defeitos como componentes em falta, desalinhamentos ou inconsistências nas juntas de solda.
Software de Processamento de Imagem para Inspeção de PCB
Para tarefas complexas como a inspeção de PCB, é essencial utilizar software especializado para analisar as imagens capturadas e extrair informações críticas sobre a colocação dos componentes, a qualidade das soldaduras e potenciais defeitos.
Todas as nossas câmaras são compatíveis com GenICam, garantindo uma integração perfeita com várias plataformas de software de processamento de imagem. Esta flexibilidade permite aos utilizadores escolher o software que melhor se adapta às suas necessidades e competências. Entre estes encontram-se potentes bibliotecas de visão e ambientes de desenvolvimento, como o MvTec Halcon, NI LabVIEW e Cognex Vision Pro, bem como plataformas de uso mais generalizado como o MATLAB e o OpenCV, proporcionando aos utilizadores um vasto leque de ferramentas para desenvolver os seus algoritmos de inspeção.
Para os utilizadores que procuram uma solução de software abrangente, o Zebra Aurora Vision Studio é uma opção altamente recomendada. Este software robusto, mas intuitivo, oferece uma interface de programação visual, frequentemente comparada a uma caixa de ferramentas, que simplifica o processo de criação e implementação de aplicações de inspeção. Com o Aurora Vision, os utilizadores podem implementar uma vasta gama de tarefas de inspeção, incluindo a medição precisa das dimensões dos componentes, a deteção de peças em falta ou desalinhadas e a identificação de vários defeitos nas soldaduras. A versão Lite gratuita do Aurora Vision, que inclui um conjunto completo de algoritmos de visão padrão, constitui um excelente ponto de partida para os utilizadores avaliarem as capacidades do software e determinarem a sua adequação aos requisitos específicos de inspeção de PCB.
Aplicações de Computer Vision na Inspeção de Semicondutores
Computer vision desempenha um papel vital em várias etapas de inspeção ao longo da fabricação de semicondutores, desde a produção inicial das bolachas até à montagem final das PCBs. Aqui estão alguns exemplos de aplicação chave:
Estas aplicações demonstram a amplitude e profundidade de como computer vision contribui para a manutenção de elevados padrões de qualidade e para a otimização da eficiência nos complexos processos de fabrico de semicondutores.
Suporte para Computer Vision na Inspeção de Semicondutores
Em resumo, computer vision desempenha um papel importante na fabricação de semicondutores, garantindo uma produção de alta qualidade desde a análise de wafers até à inspeção de PCBs. Gostaria de ter suporte de um dos nossos especialistas em machine vision para criar o seu próprio sistema de inspeção de semicondutores, desde a análise de wafers até à inspeção de PCBs? Ou outro sistema de visão semelhante? Não hesite em contactar-nos através do formulário abaixo!
