Les caméras optimisent le positionnement des machines d’assemblage de semi-conducteurs

En intégrant les caméras d’IDS dans deux de ses machines d’assemblage de composants semi-conducteurs, Micraft Systems Plus a pu améliorer de manière significative la précision, la répétabilité et la fiabilité du processus. Les taux d'erreur ont été réduits, les temps de préparation ont été raccourcis et l'efficacité globale de la production a été améliorée.

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L'entreprise Micraft Systems Plus a intégré des caméras industrielles de la série USB 3 uEye CP d'IDS Imaging Development Systems à sa machine de soudage laser uLED ainsi que sa machine de report de puces électroniques HBM High-Accuracy Die Bonder. Le fabricant taïwanais a mis en œuvre ces caméras afin de maximiser la précision, la vitesse et le contrôle des processus. Les deux systèmes sont d’ors et déjà utilisés par les principaux fabricants d'électronique à Taïwan et sur d'autres marchés asiatiques

Application 1 : Transfert de micro-LED et soudage laser avec les caméras de la gamme 20 MP USB 3 uEye CP
La machine de soudage laser uLED permet de souder avec précision et à grande vitesse des micro-LED sur des substrats de grande surface - y compris des plaques de verre G4.5 et G6. La technologie laser réduit les contraintes thermiques et mécaniques. Elle permet de prendre en charge simultanément des milliers de composants de petites dimensions.



Cellule de fabrication automatisée pour l’assemblage de puces semi-conducteurs sur un substrat avec la caméra industrielle de la gamme USB 3 uEye CP d'IDS. La caméra est employé pour l'alignement des substrats et le contrôle de la qualité.

Dans un premier temps, les caméras sont utilisées pour capturer des marques de référence pour l'orientation ou définir la position du substrat dans le système de coordonnées de la machine. Ces données de position sont ensuite transmises au système de contrôle de mouvement qui, sur cette base, permet une commande de mouvement requise - avec une répétitivité des coordonnées d'environ ±1 µm.

Pour un réglage d’une plus grande finesse, les caméras détectent des repères fiduciels et permettent ainsi un alignement submicrométrique du substrat en temps réel ainsi qu'une correction dynamique de la rotation, le cas échéant. Les données d'alignement déterminées sont transmises au système de contrôle de mouvement, qui adapte la position et l'angle de la scène en conséquence afin de placer chaque micro-LED exactement à la position cible. Avec une cadence pouvant atteindre 10 millions de puces par heure, le système allie une précision optimale à l’efficacité de traitement appropriée.

Une inspection en ligne est ensuite effectuée : la caméra se déplace automatiquement vers l'endroit approprié. Ce qui permet à l'opérateur d'effectuer un contrôle visuel directement dans le processus - par exemple pour vérifier l'alignement correct, les éventuelles inclinaisons, les dommages physiques ou les erreurs de placement.



Les caméras industrielles de la gamme USB 3 uEye CP d'IDS sont les yeux de la machine de soudage au laser uLED de MSP.

Technologie vision pour des traitements d'images complexes
Deux caméras U3-3800CP-M-GL Rev. 2.2 assument plusieurs opération durant le processus :
• Inspection des plaquettes : détection des défauts tels que les fissures ou les puces manquantes, afin de ne sélectionner uniquement les micro-LED en état de fonctionnement.
• Orientation & placement : identification de marqueurs sur les substrats et les puces électroniques, avec transmission de coordonnées précises au système de mouvement pour assurer l’exactitude du positionnement.
• Contrôle de suivi : vérification du positionnement de la puce en termes d’alignement, d'inclinaison et d'intégrité.
• Réparation & Rework : soutenir les systèmes de pick-and-place lors du remplacement individuelles de puces spécifiques.

"Les images à très haute résolution et à très faible bruit capturent même les détails les plus fins", souligne Damien Wang, reponsable de ventes de la région sud-est de l’asie pacifique chez IDS. Le modèle de caméra intégré exploite le capteur Sony STARVIS CMOS IMX183 rolling shutter offrant une résolution de 20,44 MP (5536 × 3692 px) et une taille de pixel de 2,4 µm. La caméra, qui fournit jusqu'à 19,8 images par seconde, est idéale pour les tâches d'inspection les plus exigeantes.

Application 2 : La machine HBM-Die Bonding met en œuvre les caméras de la gamme 12MP USB 3 uEye CP
Le deuxième système, le HBM High-Accuracy Die Bonder de la série MCB, est conçu pour l'empaquetage de semi-conducteurs, notamment pour les mémoires à grande largeur de bande (HBM), où plusieurs puces sont empilées verticalement. Ici, une précision de l’ordre du micromètre est attendue.

Pour ce faire, deux caméras des gammes U3-3890CP-M-GL Rev.2.2 d'IDS localisent les micropuces et les plots de liaison, fournissent des coordonnées exactes à l'unité d'assemblage et permettent un placement précis des différents composants. "Ici aussi, la caméra d’DS est principalement utilisée pour le système d'alignement dans notre système HBM. Elle identifie les positions de la puce et du substrat cible et convertit ces informations en coordonnées pour le système de contrôle de mouvement afin d'obtenir un positionnement et un alignement précis", explique le fabricant. L'unité de commande utilise ces coordonnées pour contrôler le placement avec une précision submicrométrique, garantissant ainsi des résultats cohérents pour les opérations de placements de composant à haute densité.


Deux caméras de la gamme U3-3890CP-M-GL Rev.2.2 d'IDS identifient la position d'une puce uLED

Le système de contrôle en ligne vérifie la précision du placement, l'intégrité de l'alignement et les éventuels dommages de chaque connexion. Dans les piles de mémoire à haute densité, même les plus petits écarts peuvent entraîner des problèmes électriques ou thermiques. Les exigences en matière de traitement d'image sont donc très élevées.

Performance du capteur d'images
La caméra de la gamme U3-3890CP Rev.2.2 utilise le capteur CMOS Sony IMX226 rolling shutter présentant 12 MP (4000 × 3000 px) et une taille de pixel de 1,85 µm. Il se caractérise par sa sensibilité à la lumière et son faible niveau de bruit. En pleine résolution, il est possible d'atteindre 33,2 ips. Grâce à l'intégration de la caméra d’IDS, le système offre une grande répétabilité et une stabilité de processus à long terme. Ce qui convient aux applications complexes de packaging 2.5D et 3D.

La vision par ordinateur au service de la production de semi-conducteurs
Les deux systèmes du fabricant taïwanais s'appuient sur la série uEye CP d'IDS, des caméras industrielles compactes (29 × 29 × 29 mm) dotées d'un boîtier robuste en magnésium, d'une interface USB 3 Vision et de capteurs CMOS global ou rolling shutter de la série Sony STARVIS. Grâce à l'illumination back-side (BSI), ce capteurs fournissent des images d’une grande netteté et à faible bruit, même en cas de faible luminosité. Ce qui est décisif pour la détection des caractéristiques structurelles les plus fines, des contacts de soudure et des positions de puces à l'échelle submicrométrique.

Il est déterminant que les caméras offrent une la fréquence d'images requise et le temps de latence minimal afin de garantir une interaction transparente avec les systèmes de contrôle de mouvement et de fournir des images en temps réel pour pouvoir procéder à des ajustements rapides. Ils convainquent également par leur grande fiabilité et sont conçus pour fonctionner en continu 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7. En mode veille, la consommation d'énergie au repos est à son tour réduite au minimum, contribuant ainsi à l'efficacité énergétique.

Grâce au kit de développement logiciel d'IDS, les caméras peuvent être intégrées et calibrées sur place.

Pour en savoir plus sur les modèles de caméras utilisés :
U3-3800CP-M-GL Rev.2.2
U3-3890CP-M-GL Rev.2.2/

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