Applications des caméras industrielles dans les secteurs de l’électronique et des semi-conducteurs

Caméras industrielles haute résolution pour la détection de défauts sur wafers et circuits intégrés (CI)

Imagerie à obturateur global à résolution micrométrique pour l’inspection au niveau des wafers

Les caméras industrielles dotées d'obturateurs globaux éliminent le flou de bougé lors du balayage de wafers à grande vitesse, permettant ainsi de capturer des images nettes avec une résolution aussi fine que 1 micron. Ce niveau de détail est crucial pour détecter des microfissures, des particules de poussière et des défauts dans les motifs présents sur ces wafers en silicium de 300 mm. Les capteurs à obturateur roulant fonctionnent différemment, tandis que les obturateurs globaux synchronisent précisément l’exposition de chaque pixel avec le déplacement de la ligne de production. Cela fait toute la différence lors de l’inspection d’objets se déplaçant sur des convoyeurs à des vitesses de 500 mm/s. Aujourd’hui, des capteurs de plus de 20 mégapixels sont capables de révéler des défauts inférieurs au micron, que les optiques classiques ne parviennent pas à détecter. Selon des recherches publiées dans des revues spécialisées en fabrication de semi-conducteurs, cela réduit de près de moitié le nombre de défauts échappant à la détection dans les applications où le rendement est critique. Certains systèmes utilisent également des techniques d’imagerie multi-spectrale combinant la lumière visible et des longueurs d’onde proches de l’infrarouge (NIR), ce qui améliore le contraste et met en évidence des défauts cachés sous la surface, sans nécessiter de contact physique avec les matériaux inspectés.

Classification en temps réel, pilotée par l'IA, des défauts des circuits intégrés (CI) et des cartes de circuits imprimés (PCB) à l'aide de données provenant de caméras industrielles

Les réseaux de neurones convolutifs (CNN) traitent ces flux vidéo haute résolution provenant des caméras fonctionnant à 120 images par seconde, détectant ainsi très rapidement toutes sortes de défauts — nous parlons de moins de 8 millisecondes. Ces défauts comprennent notamment les ponts de soudure sur les cartes de circuits imprimés et les redoutables micro-pores dans l’oxyde de grille des circuits intégrés. Les modèles sous-jacents à cette technologie ont été entraînés à l’aide d’ensembles massifs d’images étiquetées par des experts, ce qui leur permet d’identifier plus de 30 types différents de défauts. Lorsqu’ils sont déployés sur du matériel informatique embarqué (edge computing), ces systèmes peuvent agir instantanément : dès qu’ils détectent des problèmes graves tels que la croissance de dendrites ou de minuscules fissures dans les pistes, ils déclenchent automatiquement des mécanismes de rejet. Ce qui rend cette configuration particulièrement efficace, c’est la combinaison des données thermiques avec celles fournies par les caméras. Cette approche double réduit considérablement les faux positifs tout en portant le taux de précision à environ 99 % lors des tests effectués en usine. Chaque décision prise est également enregistrée, ce qui garantit une traçabilité complète tout au long du processus de fabrication. Cette fonctionnalité d’enregistrement soutient les améliorations continues et permet aux ingénieurs d’identifier les causes profondes de tout problème récurrent.

Métrologie de précision et contrôle qualité en temps réel avec des caméras industrielles

Les caméras industrielles offrent des performances de métrologie 2D/3D inférieures au micromètre grâce à la fusion d’imagerie multi-spectrale — combinant les spectres visible, infrarouge et ultraviolet pour détecter les déformations microscopiques, les variations d’épaisseur et les défauts de surface que les systèmes à longueur d’onde unique ne parviennent pas à identifier. Cette approche multicouche réduit l’incertitude de mesure de 40 % par rapport aux méthodes conventionnelles, tout en maintenant un débit supérieur à 500 wafers/heure.

Mesure 2D/3D inférieure au micromètre via la fusion de caméras industrielles multi-spectrales

Ces caméras de fusion multi-spectrale collectent des données dimensionnelles provenant de différentes longueurs d’onde simultanément, créant ainsi des cartes 3D détaillées avec une résolution inférieure à 0,5 micromètre. Elles éliminent la nécessité d’effectuer plusieurs étapes de mesure, ce qui réduit le temps d’inspection d’environ 60 %. Le système est capable de détecter des rayures minuscules d’une profondeur aussi faible que deux micromètres et d’identifier tout contaminant résiduel présent sur les surfaces. Des tableaux SPC en temps réel sont également intégrés directement au système. Dès que les dimensions commencent à s’écarter des tolérances de ± 0,8 micromètre, un signalement automatique est déclenché. Cela se produit notamment lors de procédés tels que le polissage chimico-mécanique, où de telles déviations surviennent fréquemment. Les opérateurs savent ainsi exactement quand intervenir, sans avoir à attendre des rapports ultérieurs.

Systèmes de vision déployés en périphérie pour la surveillance en ligne des procédés dans les salles propres

Placer des caméras industrielles directement en périphérie, dans des salles propres de classe ISO 3 à 5, permet de fournir un retour d’information aux machines de lithographie et de gravure en quelques nanosecondes seulement. Ces systèmes de vision compacts effectuent le traitement d’images directement sur site, évitant ainsi les retards réseau gênants, et déclenchent automatiquement des recalibrations dès qu’ils détectent des anomalies telles qu’un mauvais alignement des calques (overlay) ou des problèmes de sous-gravure. Lorsque les fabricants utilisent l’intelligence artificielle intégrée à ces dispositifs pour filtrer le bruit causé par les particules, ils atteignent généralement un taux de détection des défauts de l’ordre de 99,98 % lors de cycles de production rapides. Cette approche réduit les faux positifs d’environ 35 % par rapport aux configurations reposant sur le calcul dans le cloud. De nombreux responsables d’usine indiquent que ce traitement local rend leurs opérations beaucoup plus fluides au quotidien.

Technologies spécialisées de caméras industrielles pour relever les défis spécifiques au secteur des semi-conducteurs

Caméras industrielles SWIR pour l’inspection subsurface des plaquettes de silicium

Le silicium laisse passer la lumière infrarouge à ondes courtes, ou IR à ondes courtes (SWIR), située entre environ 900 et 1700 nanomètres, ce qui signifie que des caméras SWIR spécialisées peuvent observer ce qui se passe sous la surface sans endommager quoi que ce soit. Ces caméras détectent toute une série de défauts cachés que les systèmes utilisant la lumière visible classique ne perçoivent pas du tout, notamment des microfissures, des vides internes dans les matériaux et des impuretés chimiques indésirables. Pour les fabricants travaillant avec des nœuds technologiques de pointe, ce type d’imagerie permet de résoudre des problèmes majeurs tels que les interférences dues aux couches minces et la contamination présente sur la face arrière des plaquettes de silicium. Lorsqu’elles utilisent des techniques d’inspection SWIR, les usines signalent environ 30 % d’alarmes fausses en moins par rapport à une simple observation de la surface seule. En outre, ces systèmes répondent aux exigences de production en traitant plus de 200 plaquettes par heure. Le meilleur atout ? Ils ne nuisent pas aux plaquettes pendant l’inspection, ce qui permet aux ingénieurs d’ajuster les procédés en temps réel sans avoir à les sectionner pour analyse.

Équilibrer précision de l’inspection et débit : réduire les faux positifs dans les systèmes industriels de caméras à haute vitesse

Le secteur des semi-conducteurs a besoin de caméras industrielles capables de détecter des défauts à l’échelle du micromètre, tout en suivant des cadences de production qui dépassent souvent 1 000 unités par minute. Or, lorsqu’on accélère ces lignes, un problème survient : le système devient plus sensible aux alertes erronées, c’est-à-dire qu’il identifie à tort un composant comme défectueux. Ces erreurs ne sont pas seulement gênantes : elles ont un coût réel. Selon des données sectorielles, un seul signal de faux positif récurrent peut coûter environ 740 000 $ chaque année aux entreprises, en raison du temps perdu à corriger des problèmes inexistants, des arrêts de production et du gaspillage de composants parfaitement fonctionnels qui ont été injustement marqués comme défectueux.

Pour résoudre cette tension, les systèmes les plus avancés intègrent trois stratégies complémentaires :

• Algorithmes d’intelligence artificielle adaptatifs , continuellement affiné à l’aide de données de production en temps réel afin de distinguer les défauts réels du bruit environnemental (p. ex. artefacts vibratoires ou éblouissement spéculaire) ;
• Imagerie multispectrale , ce qui atténue les faux relevés induits par la réflectivité en analysant le comportement du substrat sur différentes longueurs d’onde ;
• Traitement accéléré par matériel via des FPGA, permettant une analyse en temps réel à plus de 10 Gpx/s pour maintenir la vitesse sans compromettre la sensibilité.

Seuils de sensibilité précisément ajustés – calibrés pour chaque étape du procédé et chaque empilement de matériaux – réduisent les faux positifs de plus de 30 % tout en respectant les objectifs de débit. Le résultat est un nombre moindre d’arrêts injustifiés, moins de composants fonctionnels mis au rebut et une meilleure adéquation entre la rigueur de l’inspection et l’efficacité opérationnelle.

Prêt à optimiser votre inspection électronique et semi-conductrice avec des caméras industrielles ?

Électronique et fabrication de semi-conducteurs nécessite des solutions de caméras industrielles qui offre intransigeant à l’échelle du micromètre précision, en temps réel traitement et débit élevé . Tous  ceux-ci devraient  adresse les défis uniques liés à la production de wafers, de circuits intégrés (CI) et de cartes de circuits imprimés (CPI), allant de la détection de défauts sous-surfaciques à la surveillance des zones périphériques des salles blanches. Prendre des raccourcis en matière de performances des caméras ou de technologie spécialisée entraîne des des rendements réduits, des faux positifs coûteux et des arrêts imprévus, lequel saper esl’efficacité et la qualité des flux de travail dans les secteurs des semi-conducteurs et de l’électronique.

Fort de 15 ans d’expertise en vision industrielle, HIFLY Technology fournit des solutions sur mesure de caméras industrielles destinées à la fabrication électronique et des semi-conducteurs . Celles-ci comprennent des caméras à obturateur global haute résolution, des systèmes de fusion multi-spectrale et des caméras spécialisées dans le domaine de l’infrarouge court (SWIR). Elles sont associées à des objectifs industriels adaptés ainsi qu’à un éclairage dédié pour la vision industrielle, afin de constituer un système d’inspection fluide et intégré. Soutenues par la certification ISO 9001:2015 et un support technique mondial, nos solutions sont présentes dans li neavec le zéro défaut , haut-débit objectifs de vos lignes de production de semi-conducteurs et d'électronique.

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