Applicazioni delle telecamere industriali nell'elettronica e nel settore dei semiconduttori

Telecamere industriali ad alta risoluzione per il rilevamento di difetti su wafer e circuiti integrati (IC)

Acquisizione di immagini con otturatore globale a risoluzione micrometrica per l'ispezione a livello di wafer

Le telecamere industriali con otturatore globale eliminano la sfocatura dovuta al movimento durante la scansione di wafer ad alta velocità, acquisendo immagini nitide con una risoluzione fino a 1 micron. Questo livello di dettaglio è fondamentale per individuare microfessure, particelle di polvere e difetti nei pattern presenti su quei wafer in silicio da 300 mm. I sensori con otturatore a scorrimento funzionano in modo diverso, mentre gli otturatori globali sincronizzano esattamente l’esposizione di ciascun pixel con il movimento della linea di produzione. Ciò fa tutta la differenza quando si ispezionano oggetti in movimento su nastri trasportatori alla velocità di 500 mm/sec. Oggi, sensori con oltre 20 megapixel sono in grado di rilevare difetti inferiori al micron che le ottiche convenzionali semplicemente non riescono a cogliere. Secondo ricerche pubblicate su riviste specializzate nella produzione di semiconduttori, ciò riduce di quasi la metà il numero di difetti che sfuggono al rilevamento in applicazioni dove il rendimento (yield) è particolarmente critico. Alcuni sistemi utilizzano inoltre tecniche di imaging multispettrale che combinano luce visibile con lunghezze d’onda nella banda dell’infrarosso vicino (NIR), ottenendo un miglior contrasto e rivelando difetti nascosti sotto la superficie senza dover toccare i materiali sottoposti a ispezione.

Classificazione in tempo reale, basata sull'intelligenza artificiale, di difetti nei circuiti integrati (IC) e nelle schede a circuito stampato (PCB) mediante dati provenienti da telecamere industriali

Le CNN gestiscono questi flussi video ad alta risoluzione provenienti dalle telecamere, operanti a 120 fotogrammi al secondo, individuando rapidissimamente ogni tipo di difetto – parliamo di tempi inferiori a 8 millisecondi. Tra questi figurano, ad esempio, i ponticelli di saldatura sulle schede a circuito stampato e i fastidiosi fori nell’ossido di gate dei circuiti integrati. I modelli alla base di questa tecnologia sono stati addestrati utilizzando enormi insiemi di dati costituiti da immagini etichettate da esperti, consentendo loro di riconoscere oltre 30 diversi tipi di difetti. Una volta distribuiti su hardware per l’elaborazione edge, i sistemi possono intervenire istantaneamente: qualora rilevino problemi gravi, come la crescita di dendriti o microfessure nelle piste conduttive, attivano automaticamente i meccanismi di scarto. Ciò che rende particolarmente efficace questa configurazione è l’integrazione dei dati termici con quelli acquisiti dalle telecamere. Questo approccio duale riduce drasticamente i falsi allarmi, portando il tasso di accuratezza a circa il 99% nei test effettuati in fabbrica. Ogni decisione presa viene inoltre registrata, garantendo una visibilità completa sull’intero processo produttivo. Questa funzionalità di registrazione supporta miglioramenti continui e consente agli ingegneri di risalire alle cause radice di eventuali problemi ricorrenti.

Metrologia di precisione e controllo qualità in tempo reale con telecamere industriali

Le telecamere industriali offrono prestazioni di metrologia 2D/3D sub-micrometriche grazie alla fusione di immagini multi-spettrali – che combina gli spettri visibile, infrarosso e ultravioletto per rilevare deformazioni microscopiche, variazioni di spessore e difetti superficiali non individuabili da sistemi a singola lunghezza d’onda. Questo approccio stratificato riduce l’incertezza di misura del 40% rispetto ai metodi convenzionali, mantenendo comunque una produttività superiore a 500 wafer/ora.

Misurazione 2D/3D sub-micrometrica tramite fusione di telecamere industriali multi-spettrali

Queste telecamere a fusione multispettrale raccolgono dati dimensionali provenienti da diverse lunghezze d’onda contemporaneamente, generando mappe 3D dettagliate con una risoluzione inferiore a mezzo micrometro. Eliminano la necessità di più passaggi di misurazione, riducendo così i tempi di ispezione di circa il 60 percento. Il sistema è in grado di rilevare graffi microscopici profondi appena due micrometri e di individuare eventuali contaminanti residui sulle superfici. Sono inoltre integrate direttamente delle carte SPC in tempo reale. Quando le dimensioni iniziano a discostarsi dalle tolleranze di ±0,8 micrometro, viene automaticamente generato un allarme. Ciò avviene in particolare durante processi come la lucidatura chimico-meccanica (CMP), nei quali tali deviazioni si verificano comunemente. Gli operatori sanno quindi esattamente quando intervenire per effettuare le opportune regolazioni, senza dover attendere rapporti successivi.

Sistemi di visione distribuiti sul bordo per il monitoraggio in linea dei processi nelle camere bianche

Posizionare telecamere industriali direttamente in prossimità del bordo (edge) all’interno di cleanroom di classe ISO 3–5 consente a quelle macchine per litografia e incisione di ricevere un feedback in pochi nanosecondi. I sistemi di visione compatti eseguono l’elaborazione delle immagini direttamente sul posto, evitando così i fastidiosi ritardi di rete, e avviano automaticamente ricalibrazioni non appena rilevano problemi come disallineamenti nell’overlay o difetti di sottocorrosione. Quando i produttori utilizzano l’intelligenza artificiale integrata in questi dispositivi per filtrare il rumore causato dalle particelle, raggiungono tipicamente una percentuale di rilevamento dei difetti pari al 99,98% durante cicli di produzione ad alta velocità. Questo approccio riduce gli allarmi falsi di circa il 35% rispetto alle configurazioni che fanno affidamento sul cloud computing. Molti responsabili di stabilimento riferiscono che tale elaborazione locale rende le operazioni quotidiane molto più fluide.

Tecnologie specializzate per telecamere industriali per le sfide specifiche del settore dei semiconduttori

Telecamere industriali SWIR per l’ispezione sottosuperficiale delle wafers di silicio

Il silicio consente il passaggio della luce nell'infrarosso a onde corte (SWIR) compresa approssimativamente tra 900 e 1700 nanometri, il che significa che speciali telecamere SWIR possono osservare ciò che avviene al di sotto della superficie senza danneggiare alcunché. Queste telecamere rilevano svariati problemi nascosti che i normali sistemi a luce visibile non individuano affatto, tra cui microfessure, cavità interne nei materiali e impurità chimiche indesiderate. Per i produttori che operano con nodi tecnologici all’avanguardia, questo tipo di imaging risolve problemi significativi, quali le interferenze causate da film sottili e la contaminazione sul retro delle wafer di silicio. L’impiego di tecniche di ispezione SWIR consente alle fabbriche di registrare circa il 30% in meno di falsi allarmi rispetto all’ispezione basata esclusivamente sulla superficie. Inoltre, questi sistemi soddisfano le esigenze produttive, gestendo oltre 200 wafer all’ora. Il vantaggio principale? Non danneggiano le wafer durante l’ispezione, consentendo così agli ingegneri di ottimizzare i processi in tempo reale senza doverle sezionare per l’analisi.

Bilanciare accuratezza dell'ispezione e throughput: ridurre i falsi positivi nei sistemi industriali ad alta velocità basati su telecamere

Il settore dei semiconduttori richiede telecamere industriali in grado di rilevare difetti a livello di micron, mantenendo al contempo ritmi produttivi che spesso superano le 1.000 unità al minuto. Tuttavia, accelerando queste linee sorge un problema: il sistema diventa più soggetto a falsi allarmi, ossia identifica erroneamente come difettosi elementi che in realtà non lo sono. Questi errori non sono semplicemente fastidiosi: comportano costi effettivi. Secondo dati del settore, un singolo falso positivo ricorrente può far perdere alle aziende circa 740.000 dollari all’anno, a causa del tempo sprecato per risolvere problemi inesistenti, delle fermate della produzione e dello scarto di componenti perfettamente funzionanti ma erroneamente segnalati.

Per risolvere questa contraddizione, i sistemi più avanzati integrano tre strategie complementari:

• Algoritmi AI adattivi , continuamente perfezionato utilizzando dati di produzione in tempo reale per distinguere i difetti reali dal rumore ambientale (ad es. artefatti dovuti alle vibrazioni o riflessi specolari);
• Imaging multispettrale , che riduce le letture errate indotte dalla riflettività analizzando il comportamento del substrato su diverse lunghezze d’onda;
• Elaborazione accelerata tramite hardware mediante FPGA, che consente analisi in tempo reale a oltre 10 Gpx/sec per mantenere elevate velocità senza compromettere la sensibilità.

Soglie di sensibilità tarate con precisione – calibrate per ogni fase del processo e per ogni stack di materiali – riducono i falsi positivi di oltre il 30%, rispettando al contempo gli obiettivi di throughput. Il risultato è un numero minore di fermi ingiustificati, una riduzione dello scarto di componenti funzionanti e un allineamento più stretto tra rigore ispettivo ed efficienza operativa.

Pronto a ottimizzare le ispezioni dei vostri prodotti elettronici e semiconduttori con telecamere industriali?

Fabbricazione di elettronica e semiconduttori richiede soluzioni per telecamere industriali che offerta intransigente su scala micrometrica precisione, sorveglianza in tempo reale elaborazione e elevato throughput . Tutti  questi dovrebbero  indirizzo le sfide uniche della produzione di wafer, circuiti integrati (IC) e schede a circuito stampato (PCB), dal rilevamento di difetti sottosuperficiali al monitoraggio dei bordi nelle camere bianche. Tagliare i costi sulle prestazioni delle telecamere o sulla tecnologia specializzata risultato in riduzione dei rendimenti, falsi positivi costosi e fermi non programmati, quale minare esl’efficienza e la qualità dei flussi di lavoro nel settore dei semiconduttori e dell’elettronica.

Con 15 anni di esperienza nella visione artificiale, HIFLY Technology fornisce soluzioni personalizzate di telecamere industriali per la produzione di elettronica e semiconduttori . Queste includono telecamere ad otturatore globale ad alta risoluzione, sistemi di fusione multi-spettrale e telecamere specializzate SWIR. Sono abbinati a obiettivi industriali corrispondenti e a sistemi di illuminazione per visione artificiale, per ottenere un sistema di ispezione integrato e senza soluzione di continuità. Supportati dalla certificazione ISO 9001:2015 e da un’assistenza tecnica globale, le nostre soluzioni sono in - Li necon il zero difetti , ad alta velocità obiettivi delle vostre linee di produzione di semiconduttori ed elettronica.

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