半导体及电子制造中的机器视觉.doc

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1、半导体及电子制造中的机器视觉视觉传感技术机器视觉在半导体工业上的应用早在二十年前就已开始，半导体、电子设备市场是机器视觉技术发源地并一直成为机器视觉赖以生存的巨大市场之一。半导体、电子制造业每一次技术上的飞跃如：晶圆越做越大，而内部线路越做越细，向超细间距式器件挺进；连接器体积越来越小，每分钟生产线上需要检测、测量器件的数量越来越多，都将伴随着新一轮半导体、电子生产装备的诞生。随之必将产生新的质量保证系统改善其生产率和保证零次品率，进而促使机器视觉市场不断发展壮大。机器视觉技术本身也随着半导体、电子、光学、自动化等技术的发展而不断完善、发展。 机器视觉的分类 半

2、导体、电子制造中的机器视觉系统分为嵌入式系统和PC-Base系统两类。 PC-Base系统一般由机器视觉标准配件包括工业用视觉光源、工业镜头、工业相机、图像采集卡、机器视觉软件和工业PC搭建而成，系统构成复杂，需要具备光学、机械、自动化、图像算法及专业编程知识的技术人员来实现。一般情况下，硬件系统搭建完毕后，还要根据项目需求进行二次开发后才能上线使用。而嵌入式系统则是光源（某些嵌入式系统会内置）、镜头、相机、图像采集处理功能和视觉图像分析软件的高度集成化，系统功能模块化。有些嵌入式系统的软件操作界面非常简单，按照软件界面向导设置后就可以上线运行。嵌入式视觉系统又

3、有两种名称：智能相机（SmartCamera）、视觉传感器（VisionSensor）。智能相机相对于视觉传感器，一般硬件处理速度更快、软件功能模块更为强大，可以适应各种适合嵌入式系统的复杂视觉检测应用。当然，智能相机（SmartCamera）与视觉传感器（VisionSensor）之间并没有严格的划分标准，我们都称为视觉传感器也没有错。 PC-Base视觉系统和嵌入式视觉系统在半导体和电子行业都有广泛应用，需要根据系统需求来确定到底采用哪种视觉系统。嵌入式系统的主要特点是速度快、性能稳定、操作简单、体积小巧，非常适合于对检测系统安装空间要求非常严格、二次开发需

4、求不是很强以及要求性能稳定的场合。尤其是已有生产设备需增加检测功能，提高设备附加值者，选择嵌入式系统的性价比较高。世界知名机器视觉厂商或自动化厂商如Cognex、Dalsa、Omron、Sick、Banner、Simens等都有嵌入式机器视觉系统大量应用在半导体后段制程及电子行业。半导体制造中的机器视觉应用 半导体制造过程可以划分为前、中、后三段。在这三段中，每一段制程，机器视觉都是必不可少的。 在前、中段过程中，机器视觉主要应用在精密定位和检测方面。没有精密定位，也就不可能进行硅片生产。中段制程是半导体制程的最重要环节，与机器视觉相关的还有最小刻度测量。目前，

5、后段制程则是机器视觉应用非常广泛的环节。后段制程主要涉及晶圆的电器检测、切割、封装、检测等过程。晶圆在切割前必须使用机器视觉系统检测出瑕疵，并打上标记。检测完毕切割过程中需要利用机器视觉系统进行精确快速对准定位，采用基于机器视觉技术的预对准技术具备很强的速度优势。基于机器视觉的解决方案，只需要半秒钟就能定位硅片中心并对准切口。美国知名机器视觉厂商Cognex生产的智能相机In-Sight1820就有类似的应用。切割过程开始后也要利用机器视觉进行定位。如果定位出现问题，则可能整片晶圆会报废。切割后的IC要保证在不互相接触的前提下分装到相应的容器内部，再继续利用机器

6、视觉系统找出非瑕疵品进入封装过程。封装过程的机器视觉应用目前在国内外都很成熟，如大家所熟知的AOI（AutomaticOpticInspection）。 纵观半导体制造前、中、后三段的视觉应用，PC-Base机器视觉系统占据着很大的比重，这是因为PC-Base系统对于设备完成复杂检测需求及进行二次开发的实施性最强。在设备设计初期如果考虑PC-Base视觉系统，其整合性也最强。另外，由于智能相机等嵌入式视觉系统本身发展的限制，其精度和速度还无法与PC-Base系统相比。就以相机为例，目前已经进入市场的工业相机最高分辨率已达到1600万像素，智能相机最高也就200多

7、万像素。而半导体制造前段和中段对于图像精度要求达200万像素的相机很难实现，因此我们可以看到嵌入式视觉系统在半导体行业应用中仍大多集中在后段部分。电子制造业中的机器视觉应用 按照通常的划分方法，芯片在进行1级封装前的制造、检测和封装过程为半导体制造业，之后为电子制造业。机器视觉在电子制造行业的应用更加广泛，小到电容、连接器等元器件，大到手机键盘、PC主板、硬盘，在电子制造产业链条的各个环节，几乎都能看到机器视觉系统的身影。机器视觉四大主要功能：检测、定位（引导）、测量、读码都有很多实际的应用案例。其中最突出的就是SMT贴片上的机器视觉应用及AOI/AXI设备。首

8、先，SMT在贴片过程中就