تطبيقات الكاميرات الصناعية في قطاع الإلكترونيات والأشباه الموصلة

كاميرات صناعية عالية الدقة لكشف عيوب الرقائق (الوافر) والدوائر المتكاملة (IC)

التصوير باستخدام المصراع العالمي (Global Shutter) بدقة مقاس ميكروني لكشف العيوب على مستوى الرقاقة

الكاميرات الصناعية المزودة بغُشَاء إغلاق عالمي (Global Shutters) تخلص من ظاهرة تشويش الحركة عند مسح الرقائق السيليكونية بسرعات عالية، وتلتقط صورًا واضحة بدقة تصل إلى ١ ميكرون. ويكتسب هذا المستوى من التفصيل أهميةً بالغة في اكتشاف الشقوق الدقيقة جدًّا، وجزيئات الغبار، والمشكلات المتعلقة بالنقوش الموجودة على تلك الرقائق السيليكونية التي يبلغ قطرها ٣٠٠ مم. أما مستشعرات الإغلاق المتدرج (Rolling Shutter) فتعمل بطريقة مختلفة، لكن مستشعرات الإغلاق العالمي تُزامِن وقت التعريض لكل بكسل بدقة مع حركة خط الإنتاج. وهذا ما يصنع الفارق كله عند فحص الأشياء المتحركة على ناقلات السير بسرعة ٥٠٠ مم/ثانية. وفي الوقت الراهن، يمكن لمستشعرات تتجاوز دقتها ٢٠ ميغابكسل أن تكشف عن عيوب أصغر من الميكرون، وهي عيوب لا ترصدها العدسات الاعتيادية عادةً. ووفقًا لأبحاث منشورة في مجلات تصنيع أشباه الموصلات، فإن هذا يقلل من عدد العيوب التي تفلت من الكشف بنسبة تقارب النصف في التطبيقات التي تكون فيها نسبة العائد (Yield) ذات أهمية بالغة. وبعض الأنظمة تستخدم كذلك تقنيات التصوير متعدد الطيف (Multi-spectral Imaging)، التي تدمج الضوء المرئي مع أطوال موجية قريبة من الأشعة تحت الحمراء (NIR)، مما يحسّن التباين ويُظهر العيوب المخفية تحت السطح دون الحاجة إلى لمس المواد الخاضعة للفحص.

التصنيف الفعلي في الزمن الحقيقي للعيوب في الدوائر المتكاملة (IC) واللوحات الإلكترونية (PCB) باستخدام الذكاء الاصطناعي وبيانات الكاميرا الصناعية

تتعامل الشبكات العصبية التلافيفية (CNNs) مع تدفقات الفيديو عالية الدقة القادمة من الكاميرات والتي تعمل بمعدل ١٢٠ إطارًا في الثانية، وتكتشف جميع أنواع العيوب بسرعة فائقة — ونقصد بذلك أقل من ٨ ملي ثانية. وتشمل هذه العيوب أشياء مثل الجسور اللحامية على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs)، والثقوب المزعجة في طبقة أكسيد البوابة داخل الدوائر المتكاملة. وقد خُصِّصَت النماذج الأساسية لهذه التقنية باستخدام مجموعات ضخمة جدًّا من الصور التي قام خبراء بتسميتها، ما يمكّنها من التعرُّف على أكثر من ٣٠ نوعًا مختلفًا من الأعطال. وعند نشر النظام على أجهزة الحوسبة الطرفية (Edge Computing Hardware)، يمكنه اتخاذ إجراء فوري. فإذا كشف عن مشكلات جسيمة مثل نمو التفرعات (Dendrite Growth) أو الشقوق الدقيقة في المسارات الموصلة (Traces)، فإنه يُفعِّل تلقائيًّا آليات الرفض. وما يجعل هذا الترتيب فعّالًا للغاية هو دمج البيانات الحرارية مع ما ترصده الكاميرات. وهذه الطريقة المزدوجة تقلل من الإنذارات الكاذبة، وترفع معدلات الدقة إلى نحو ٩٩٪ خلال الاختبارات العملية في المصانع. كما يُسجَّل كل قرار يتم اتخاذه، مما يضمن رؤيةً كاملةً طوال عملية التصنيع. وتدعم هذه القدرة على التسجيل التحسينات المستمرة، وتتيح للمهندسين تتبع الأسباب الجذرية لأي مشكلات متكررة.

قياس دقيق ورقابة جودة فورية باستخدام الكاميرات الصناعية

توفر الكاميرات الصناعية أداءً في مجال القياس ثنائي وثلاثي الأبعاد بدقة تقل عن الميكرون عبر دمج التصوير متعدد الطيف — حيث تُدمج الأطياف المرئية والأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية لاكتشاف التشوهات المجهرية، والتغيرات في السماكة، والعُيوب السطحية التي تفوتها الأنظمة أحادية الطول الموجي. ويؤدي هذا النهج الطبقي إلى خفض عدم اليقين في القياس بنسبة ٤٠٪ مقارنةً بالطرق التقليدية، مع الحفاظ على معدل الإنتاج عند أكثر من ٥٠٠ رقاقة/ساعة.

قياس ثنائي وثلاثي الأبعاد بدقة تقل عن الميكرون عبر دمج الكاميرات الصناعية متعددة الطيف

تجمع هذه الكاميرات المدمجة متعددة الأطياف بيانات أبعادية من أطوال موجية مختلفة في الوقت نفسه، ما يُنتج خرائط ثلاثية الأبعاد تفصيلية بدقة تقل عن نصف ميكرومتر. وهي تلغي الحاجة إلى خطوات قياس متعددة، مما يقلل وقت الفحص بنسبة تصل إلى ٦٠٪ تقريبًا. ويمكن للنظام اكتشاف خدوش دقيقة جدًّا عمقها لا يتجاوز ميكرومترَين، وكشف أي ملوثات متبقية على الأسطح. كما يحتوي النظام كذلك على رسوم بيانية حقيقية الزمن لضبط الجودة الإحصائي (SPC). وعندما تبدأ الأبعاد بالانحراف خارج حدود التسامح المحددة بـ ±٠٫٨ ميكرومتر، يتم وضع علامة تلقائية على الحالة. ويحدث هذا بشكل خاص أثناء عمليات مثل التلميع الكيميائي الميكانيكي، حيث تظهر مثل هذه الانحرافات عادةً. وبذلك يعرف المشغلون بالضبط متى يجب إجراء التعديلات دون الانتظار حتى استلام التقارير لاحقًا.

أنظمة الرؤية المُركَّبة على الحواف لمراقبة العمليات المتصلة داخل غرف النظافة

وضع الكاميرات الصناعية مباشرةً عند الحافة داخل غرف النظافة من الفئة ISO 3 إلى 5 يوفّر لتلك الآلات المستخدمة في عمليات التصنيع الضوئي (Lithography) والتنميش (Etching) تغذيةً راجعةً خلال بضعة نانوثانية فقط. وتقوم أنظمة الرؤية المدمجة بمعالجة الصور فورًا في الموقع نفسه، مما يجنّب تلك التأخيرات المزعجة في الشبكة، وتنشّط عمليات إعادة المعايرة التلقائية فور اكتشافها مشاكل مثل سوء محاذاة الطبقات (Overlay Misalignment) أو ضعف عملية التنميش (Under-etching). وعندما يستخدم المصنّعون الذكاء الاصطناعي المدمج في هذه الأجهزة لتصفية الضوضاء الناتجة عن الجسيمات العالقة، فإنهم عادةً ما يحققون نسبة نجاح تبلغ نحو ٩٩,٩٨٪ في اكتشاف العيوب أثناء دورات الإنتاج السريعة. ويقلّل هذا النهج عدد الإنذارات الكاذبة بنسبة تصل إلى ٣٥٪ مقارنةً بالأنظمة التي تعتمد على الحوسبة السحابية. وقد أفاد العديد من مدراء المصانع بأن معالجة البيانات محليًّا تجعل عملياتهم اليومية أكثر سلاسةً بكثير.

تقنيات كاميرات صناعية متخصصة لمواجهة التحديات الخاصة بقطاع أشباه الموصلات

كاميرات صناعية تعمل في نطاق الأشعة تحت الحمراء القصيرة (SWIR) لفحص رقائق السيليكون تحت السطحية

يسمح السيليكون بمرور الضوء تحت الأحمر قصير الموجة أو ما يُعرف بضوء SWIR في نطاق يتراوح بين حوالي ٩٠٠ و١٧٠٠ نانومتر، ما يعني أن كاميرات SWIR الخاصة يمكنها رؤية ما يحدث أسفل السطح دون إلحاق أي ضررٍ به. وتلتقط هذه الكاميرات طائفةً واسعةً من المشكلات الخفية التي تفوتها أنظمة الضوء المرئي العادية تمامًا، ومنها الشقوق الدقيقة جدًّا والفراغات الموجودة داخل المواد والشوائب الكيميائية غير المرغوب فيها. أما بالنسبة للمصنِّعين الذين يعملون مع أحدث عُقد التصنيع التكنولوجية، فإن هذا النوع من التصوير يعالج مشكلاتٍ جوهريةً مثل التداخل الناجم عن الطبقات الرقيقة والتلوث الموجود على الجانب الخلفي لرقائق السيليكون. وعند استخدام تقنيات الفحص بواسطة ضوء SWIR، تفيد المصانع بأن عدد الإنذارات الكاذبة ينخفض بنسبة تقارب ٣٠٪ مقارنةً بالاعتماد فقط على فحص الأسطح. وبإضافةٍ إلى ذلك، فإن هذه الأنظمة تتماشى مع متطلبات الإنتاج، حيث تتعامل مع أكثر من ٢٠٠ رقاقة في الساعة. وأفضل ما في الأمر؟ أنها لا تُلحق أي ضررٍ بالرقائق أثناء الفحص، ما يتيح للمهندسين تعديل العمليات في الوقت الفعلي دون الحاجة إلى قطع الرقائق لتحليلها.

موازنة دقة الفحص وسرعة الأداء: الحد من الإشارات الخاطئة في أنظمة الكاميرات الصناعية عالية السرعة

تتطلب صناعة أشباه الموصلات كاميرات صناعية قادرة على اكتشاف العيوب على مستوى الميكرون مع القدرة في الوقت نفسه على مواكبة سرعات الإنتاج التي تصل غالبًا إلى أكثر من ١٠٠٠ وحدة كل دقيقة. لكن هناك عقبةً عند زيادة سرعة هذه الخطوط. فتصبح المنظومة أكثر عُرضةً للإنذارات الكاذبة، حيث تُصنَّف عنصرٌ ما خطأً على أنه معيب. وهذه الأخطاء ليست مزعجةً فحسب، بل إنها تُكلِّف الشركات فعليًّا أموالاً طائلة. ووفقًا للأرقام الصادرة عن القطاع، فإن إشارة إنذار كاذبة متكررة واحدة قد تستنزف نحو ٧٤٠٠٠٠ دولار أمريكي سنويًّا من الشركات، وذلك بسبب الهدر في الوقت اللازم لإصلاح مشاكل غير موجودة فعليًّا، وتوقف خطوط الإنتاج، والتخلّص من مكونات سليمة تمامًا كانت قد وُضِعَت خطأً تحت بند «معيبة».

ولحل هذا التناقض، تدمج الأنظمة الرائدة ثلاث استراتيجيات تكميلية:

• خوارزميات ذكاء اصطناعي تكيفية ، وتُحسَّن باستمرار باستخدام بيانات الإنتاج الفعلية لتمييز العيوب الحقيقية عن الضوضاء البيئية (مثل آثار الاهتزاز أو الانعكاسات اللامعة)؛
• التصوير متعدد الطيف ، الذي يقلل من قراءات الخداع الناتجة عن الانعكاسية عبر تحليل سلوك السطح الأساسي عبر أطوال الموجات المختلفة؛
• معالجة مُسَرَّعة بواسطة الأجهزة عبر وحدات FPGA، مما يمكِّن التحليلات في الزمن الحقيقي بسرعة تزيد على ١٠ جيجابكسل/ثانية للحفاظ على الأداء دون التضحية بالحساسية.

عُيِّنت حدود الحساسية بدقة — ومُعايرة حسب كل خطوة عملية وتراكيب المواد — لتقليل حالات الإنذار الكاذب بنسبة تفوق ٣٠٪ مع الالتزام بأهداف الإنتاجية. والنتيجة هي توقفات غير ضرورية أقل، وهدر أقل للمكونات الوظيفية، وانسجام أوثق بين دقة الفحص والكفاءة التشغيلية.

مستعدٌ لتحسين عمليات فحص الإلكترونيات والدوائر المتكاملة باستخدام الكاميرات الصناعية؟

إلكترونيات وتصنيع شرائح半导体 يتطلب حلول الكاميرات الصناعية التي نقدم غير قابلة للتراجع على مقياس الميكرون الدقة, في الوقت الفعلي المعالجة، وعالية الإنتاجية . جميعها  يجب أن تكون هذه  العنوان التحديات الفريدة المترتبة على إنتاج الرقائق السيليكونية (Wafer) والدوائر المتكاملة (IC) ولوحات الدوائر المطبوعة (PCB)، بدءًا من كشف العيوب تحت السطحية وصولًا إلى مراقبة حواف غرف النظافة العالية (Cleanroom). إن التهاون في أداء الكاميرات أو التكنولوجيا المتخصصة يؤدي إلى يؤدي إلى انخفاض معدلات الإنتاج، وحدوث إيجابيات كاذبة مكلفة، وانقطاعات غير مخطَّط لها في التشغيل، أي يُضعف esويُضعف كفاءة وجودة سير العمل في مجال تصنيع أشباه الموصلات والإلكترونيات.

وبفضل خبرتها التي تمتد لـ١٥ عامًا في مجال رؤية الآلة، تقدِّم شركة HIFLY Technology يوفر حلول كاميرات صناعية مُصمَّمة خصيصًا لتصنيع الإلكترونيات وأشباه الموصلات . وتشمل هذه الحلول كاميرات ذات مصراع عالمي (Global Shutter) عالية الدقة، وأنظمة دمج متعدد الطيف (Multi-spectral Fusion)، وكاميرات متخصصة تعمل في نطاق الأشعة تحت الحمراء القصيرة (SWIR). وهي مُزودة بعدسات صناعية مُتناسقة معها وإضاءة رؤية آلية مناسبة، لتكوين نظام فحص متكامل وسلس. ومدعومة بشهادة ISO 9001:2015 والدعم الفني العالمي، فإن حلولنا مستخدمة في لي neمع ال تحقيق الصفر عيب , عالي الإنتاجية أهداف خطوط إنتاج أشباه الموصلات والإلكترونيات الخاصة بك.

اتصل بنا اليوم للحصول على بدون التزام استشارة لتصميم حلٍّ لفحص الكاميرات الصناعية يلبي احتياجات التصنيع الدقيقة الخاصة بك.