半导体-WIRE BOND金线检测设备的技术分析和总结

文摘   2024-10-14 19:16   韩国  

  引线键合自动光学检测系统在确保半导体封装的可靠性和质量方面发挥着关键作用。常规的一些缺陷项目如下图:

错位检测:系统可以快速识别引线和键合焊盘之间的任何错位,这是键合过程中的常见缺陷。

引线损坏:可以高精度地识别键合引线中的断裂或变薄。

键合变形:通过分析 2D 图像中键合的形状和纹理,可以检测出扁平或形成不当的键合。

缺失的导线:如果键合导线完全缺失,系统会将其标记为缺陷。

 2D AOI 系统传统上使用高分辨率相机捕捉键合表面的平面图像,检测诸如引线错位、键合变形或缺失组件等缺陷。这些系统依靠图像处理算法进行边缘检测、形状分析和缺陷识别。

  在深度相关的检测方面,例如确定线环的高度或引线键合在 3D 空间中的精确定位。3D AOI 系统很好的解决这一问题。

3D-AOI系统使用结构光、激光三角测量或立体相机来捕获深度信息以及 2D 图像。通过结合 2D 和 3D 数据,不仅可检查表面缺陷,还可以检查引线键合的空间配置,检测诸如线环高度不当、线下垂和键合质量等缺陷。

3D视觉最关键的四项技术主要有:激光三角测量、结构光、ToF、多目视觉.


常规3D检测类型主要有:

线环高度测量:这是引线键合中的关键参数,因为不正确的环高度会导致短路或机械故障。该系统精确测量环的高度,确保其符合规格。

下垂检测:键合点之间下垂过多的导线是引线键合失败的常见原因。通过分析 3D 轮廓,系统可以检测和量化任何下垂。

键合形成分析:检查键合的几何形状和键合高度,以确保正确的粘合和连接完整性。

WB AOI系统的一般有以下几个结构组成:

整机布局如图:

整机细节如图:

上下料组件如图:

视觉系统组件如图:

视觉部分和算法一般是WB检测机的核心,其技术表现为以下几点:

高分辨率相机:为了提高检测的精度,相机需要具有高帧速率和分辨率,以确保在高速生产过程中可以检测到即使是最小的缺陷。

深度传感器:对于 3D 成像,使用深度传感器,例如激光三角测量设备或结构光投影仪。这些传感器将已知的光图案发射到表面上并测量失真以计算深度信息,形成引线键合表面的 3D 地图。

照明系统:适当的照明对于 2D 和 3D 检查都至关重要。 光源通常用于在整个检查区域提供均匀的照明。多角度照明可确保阴影和反射不会干扰缺陷检测。对于 3D 测量,结构光图案会投射到表面上。定制照明设置(如定向 LED 阵列和偏振光)用于最大限度地减少反射并增强导线与背景的对比度。

硬件:必须选择镜头以最大限度地减少失真和像差,同时提供检查引线键合所需的放大倍数。需要能够处理广角 2D 成像和聚焦 3D 深度测量的专用光学部件。

图像处理和算法:

1.边缘检测和模式识别:算法识别引线、键合焊盘和其他组件的边界,这对于检测对准和变形问题至关重要。

2.形状和特征分析:系统将捕获的形状与预定义的标准进行比较,以检测变形或损坏的线环和键合。

3.3D 表面轮廓分析:使用来自 3D 传感器的深度信息,系统会生成引线键合的表面轮廓,从而实现准确的高度和环测量。

4. 翘起和断线检测:2D 成像可能会错过这些缺陷。需使用配备高分辨率相机的 3D 光学系统实时捕捉导线的高度和形状。这些系统可以检测导线高度偏差和断开连接。

5.检测速度:走走停停的扫描系统与实时检测相结合,在速度和精度之间需取得平衡。

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