西克在半导体行业的视觉检测应用与发展

1、半导体产业发展现状

随着全球扩建晶圆厂数量的增加，中国的半导体行业也快速发展起来。

半导体是电子产品的核心，它推动了通信、计算、医疗保健、军事系统、交通、清洁能源和无数其他应用的进步。它们催生了包括类脑计算、虚拟现实、物联网、节能传感、自动化设备、机器人技术和人工智能。而随着半导体的应用场景越来越丰富，半导体与越来越多的产业联系在了一起，这也就是半导体能够带动万亿市场的根本原因，不光如此，维持国内高科技产业的稳定供应链以确保品牌的自主性更是中国近年来大力发展的原因。

在半导体芯片制造过程中有很多步骤，每一步又包含了很多细致的过程，而机器视觉的引进对精密的半导体芯片产品制造带来了更快速的发展。

2022年，中国大陆占全球21%的8寸晶圆产能，超过日本，台湾，排名第一。

目前中国大陆有23座12英寸晶圆厂正在投入生产，与2021年相比，晶圆产能增长18%左右，增速全球第一，到2026年，全球12寸晶圆厂总计200座左右，中国大陆将占全球产能25%。

2、半导体制造过程中的光学检测

半导体制造中的光学检测主要应用在前段晶圆制造环节及后段的芯片及器件封装环节。

光学检测在前段主要用于对晶圆制造的关键尺寸及形貌、随机及系统缺陷的分析。在后段主要用于对芯片封装、元器件封装及电路板封装的外观、尺寸、缺陷的分析。

目前SICK在ICOS，Camtek，ASM ，Optiviz，TRI等国际的相关检测设备中都已经有成熟视觉系统，希望可以利用我们的优势在国内半导体的视觉应用上提供一定的帮助。

3D视觉在芯片晶圆制造及封装测试工艺的重点应用案例

01 硅棒及硅片制造

硅棒直径检测

案例检测需求

测量单晶硅棒的直径

视觉解决方案：SICK Trispector 1030*2或RulerXR 150 + SDK

02 晶圆加工

光刻掩膜表面异物检测

案例检测需求

晶圆曝光工艺所用掩膜进行灰尘颗粒检测，检出>0.05*0.05*0.02mm颗粒

视觉解决方案

SICK一体式3D相机RulerXC 20，搭载Ranger3-60芯片，紧凑型设计，易用性强，直接输出标定后图像

Wafer Bump高度及共面度检测

案例检测需求

检测Bump的高度和共面度

视觉解决方案

Ranger3-60+激光+镜头，定制角度，减少视野遮挡，光源强度及波长可自由配置

Wafer表面缺陷检测

案例检测需求

Wafer的表面缺陷检测、平面度检测，X方向检测精度3μm，Z方向精度0.5μm

视觉解决方案

分体式3D相机Ranger3，自由搭建标定

03 芯片内封装

BGA共面度检测

案例检测需求

检测产品BGA锡球共面性，共面性规格要求标准：≤180um

检测产品锡球高度

检测PCB板面的平面度，平面度规格标准≤0.1mm

视觉解决方案

西克分体式 3D相机Ranger3+定制化激光+定制化镜头+标准SDK，z方向精度：0.5~0.78μm

芯片SOP封装检测

案例检测需求

各pin脚相对拟合平面的高度重复性在0.01mm以内

检测芯片平面度以及检测芯片段差，重复性要求<0.02mm

视觉解决方案

SICK一体式3D相机RulerX 70,单次扫描覆盖整体工件，结合SICK EasyRanger算法库，可以利用C#进行定制化软件开发

04 芯片外封装

IGBT模块平面度检测

案例检测需求

对车载芯片封装后进行检测，检测芯片、硅脂图层的平面度、高度段差等

视觉解决方案

SICK一体式3D相机RulerX 40，紧凑型设计，易用性强，定制化开发软件，提供拼图算法

PCB板芯片平面度及段差检测

案例检测需求

检测IC元件高度，指定点位的高度，平面度

视觉解决方案

RulerX 40+ EasyRanger + C#编程

在半导体视觉检测中，SICK可以灵活组装和应用相机，根据不同角度组成不同的光学模组，来满足苛刻的测试精度与环境。SICK相机出色的速度节拍，不但能够满足客户的节拍需求，还能够为客户提供并量身制作更好的解决方案。

西克在半导体行业的视觉发展远不止此，因为SICK一直坚定的与合作伙伴并肩作战，并致力于为客户解决疑难。

（来源:西克）