半导体几何形状和印刷电路板 (PCB) 组件正变得越来越小，而对质量测试和控制的需求也在增长。为了满足这些需求，现代彩色线扫描相机可以增强和扩展行业的检测能力。
由于涉及的微小结构，现代半导体制造中的光学检测现在在微米范围内。检测这种规模的缺陷和污染的需求对检测系统提出了最高要求。采用 CMOS 技术的超高分辨率彩色线扫描相机可以高速捕捉这些微小的结构以进行图像分析。
此外，小型化并不止于印刷 PCB，现在在单个面板上生产多个 PCB 以提高效率。这些组件还必须经过 100% 的高吞吐量检测。
采用CMOS技术的彩色线扫描相机
线扫描相机适用于以高光学分辨率捕获和分析快速移动的大区域或平面物体的图像捕获任务。在CCD线阵相机中，CCD线阵传感器的感光像素排列成一行，根据CCD传感器的动作读出。读出周期适应被检查物体或表面区域的吞吐速度。然后通过将各个线连接在一起来创建整个二维图像。生成的图像几乎没有失真，因为随着对象传输和传输方向的逐行扫描。CCD 传感器因其图像质量、高灵敏度、低噪声、低光响应非均匀性 (PRNU)、高动态范围和信噪比，长期以来一直是线扫描成像的首选技术。由于高速图像采集和减少的感光细胞数量，这些优势在线扫描中是必不可少的，这意味着曝光时间和强度受到限制。
图1. 使用TDI（时间延迟积分），当物体通过传感器下方时，同一列的所有像素都会捕获物体上的同一点。所有像素的信号相加以提高灵敏度。
新一代 CMOS 线扫描传感器现在提供与 CCD 相似的图像质量，并具有 CMOS 技术特有的额外优势，例如更高的读出速度和灵活的读出模式。与单线 CCD 不同，这些传感器具有多行像素，可根据应用要求提供不同的操作模式。多线传感器的一个关键优势是时间延迟积分 (TDI) 选项。TDI 包括将相邻像素线的值与相机下方物体的运动同步相加。物体的同一部分由多条线成像，将所有这些线的信号相加，与单线传感器相比，信号强度增加。这种解决方案的信噪比比同等增加的增益要好得多。将特别适配的线照明与这些高性能线扫描相机相结合，形成了一个功能强大的整体系统，该系统与应用进行了最佳匹配。照明系统以非常高的亮度均匀地照亮物体上的一条线，由此光的颜色和照明几何形状可以精确且可变地适应图像捕获要求。
半导体和 PCB 生产解决方案
半导体制造的盈利能力取决于完美的产品良率水平。因此，制造商会多次测试他们的产品，从裸晶圆开始，到将芯片插入 IC 封装结束。随着晶圆沿着生产线移动，更多的组件被放置在上面，从而增加了它的复杂性。因此，必须尽快识别出降低良率的缺陷，同时缩短整体检查时间。这导致生产线的每个工艺步骤都有更多的检测点，检测系统需要更快地产生扫描结果。检查吞吐量对于工厂的整体生产至关重要。
图2. 允许在一次扫描中组合多达四种照明配置。这会产生多达四个图像，每个图像具有不同的光特性。例如，上图中显示了 3 种不同的灯光配置。
扫描和照明技术通过提供更快和更有效的半导体检测提供了一种解决方案。通常，晶圆检测是使用暗场照明和同轴明场照明进行的。可以结合使用漫射光和明场照明来检查 PCB——漫射光主要用于 3D 形状的组件以消除光泽和反射，而明场照明用于检查基板本身（图 2）。新一代相机具有多通道照明功能，可以在一次扫描中使用不同类型的照明。在一次扫描中采集多达四个不同的图像可提供更多信息并改进缺陷检测。此外，这些相机还提供多场成像，可从使用不同设置捕获的多达四行生成 HDR 图像。这允许在图像的亮区和暗区检测对象细节。这两种功能可以结合使用，以提高检测可靠性并缩短检测时间。
图3. 彩色线扫描相机，采用 CMOS 技术，横向分辨率为 10.5 µm。
PCB的组件的小型化趋势仍在继续。这导致所谓的面板化，即在一个面板上制造多个 PCB。面板上的每块印刷电路板随后都通过唯一的条形码进行识别，因此快速检查印刷电路板相应地复杂且要求高。例如，在目视检查期间，除了元件缺陷（如焊料翘起和元件缺失或错位）之外，还必须识别现有的焊料缺陷，如中断、焊桥、焊料短路或过量焊料。彩色线扫描相机系统由于其高运行速度和横向分辨率，可以非常准确地执行这些检查任务。（图3）还必须检测 PCB 上的氧化铜线，但单色系统无法可靠地识别氧化区域。然而，高性能彩色线扫描相机，结合高性能照明，可以识别氧化信息。优化的照明对于印刷电路板检测中可靠和精确的检测结果也是必不可少的。例如，隧道照明的阴影减少，提高了均匀性，来得到高质量图像，这意味着更少的缺陷被忽略。在需要同轴照明的情况下，可以配置白光或特定波长的光照。高性能彩色线扫描相机可以作为 100% 实时检测过程的核心组件发挥重要作用。多线全彩 CMOS 线传感器的图像质量和分辨率性能为相机系统带来了特别高的应用潜力。快速准确的颜色测量和快速 3D 检测是此类性能级别的彩色线扫描相机的额外应用。
0769-2307 0060 
发布时间：2022-03-24 10:25 
浏览次数：
次 
