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IDS精密视觉系统助力 Micro-LED 贴合与 HBM 封装
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2025-09-17 09:55:48来源: 中国机器视觉网

随着 Micro-LED 显示屏和先进半导体元件不断突破微型化和效率的极限,制造过程中的精度和可扩展性变得至关重要。 Micraft Systems Plus 公司开发了两款满足这些需求的前沿系统:LED 激光焊接机和 HBM 高精度芯片贴合机。这两款系统均采用友思特合作伙伴IDS的 USB3 uEye CP 系列工业相机,以实现最高精度、速度和工艺控制。这些系统已在亚洲电子市场实现大规模应用。

一、采用2000万像素USB3 uEye CP相机的Micro-LED 转移和激光焊接

uLED 激光焊接机专为将Micro-LED高速、精准地转移到包括G4.5 和G6 玻璃面板在内的大面积基板而设计。激光焊接可将热应力和机械应力降至最低,这对于同时处理数千个微型组件至关重要。

首先,相机用于捕捉全局参考标记以进行初步对齐,或者确定基板在机器坐标系中的大致位置。此位置数据随后传输至运动控制系统,从而在此基础上实现高精度运动控制—坐标重复精度约为±1 um。

一旦合格,芯片将以极高精度对齐并转移。对于微调,相机此时捕捉基准标记,实现基板的实时亚微米级对齐,有需要的话,还能进行动态旋转校正。对齐结果随后传输至运动控制系统,该系统调整工作台的位置和角度,确保每个 Micro-LED 与目标位置完美匹配。与此同时,该系统每小时可处理多达 1000 万颗芯片,兼具卓越精度和高产量效率,这是可扩展大规模生产的关键性能指标(KPI)。

接下来是在线检测:相机自动移动到相关区域,使操作人员能够进行初步的在线目视检查。例如确认芯片对齐情况、检测潜在的倾斜、以及检查是否有物理损坏或放置错误。

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用于高精度芯片粘接的自动化生产单元,配备 IDS USB 3 uEye CP 工业照相机,用于基于照相机的基片对准和质量控制

用于复杂图像处理任务的相机技术

友思特合作伙伴IDS USB3 uEye CP工业相机是uLED激光焊锡机的"眼睛"。在整个Micro LED生产流程中,这两台集成的U3-3800CP-M-GL Rev.2.2相机为多个关键工艺环节提供支持:

1.供体晶圆检测(转移前):相机可检测裂纹或缺失单元等缺陷,确保只选取功能正常的Micro LED芯片;

2.对准与贴装(巨量转移过程中):相机识别基板和晶圆上的对准标记与基准点,将结果传输至运动控制系统,实现亚微米级贴装精度;

3.转移后检测:相机核查每个Micro LED是否精确定位,确保无倾斜、损伤或错位现象;

4.修复与返工:必要时,相机会引导取放系统以微米级精度更换单个芯片。

友思特合作伙伴IDS亚太东南亚区域销售经理Damien Wang强调:"卓越的高分辨率与低噪声图像能确保捕捉最微小的细节"。这款USB3 Vision工业相机U3-3800CP Rev.2.2采用索尼STARVIS系列的IMX183卷帘快门CMOS传感器,具备出色的图像品质:2044万像素(5536 x 3692)分辨率,单位像素尺寸2.4微米,最高帧率达19.8 fps。

友思特合作伙伴IDS USB3 uEye CP工业相机是uLED激光焊锡机的"眼睛"。在整个Micro LED生产流程中,这两台集成的U3-3800CP-M-GL Rev.2.2相机为多个关键工艺环节提供支持:

1.供体晶圆检测(转移前):相机可检测裂纹或缺失单元等缺陷,确保只选取功能正常的Micro LED芯片;

2.对准与贴装(巨量转移过程中):相机识别基板和晶圆上的对准标记与基准点,将结果传输至运动控制系统,实现亚微米级贴装精度;

3.转移后检测:相机核查每个Micro LED是否精确定位,确保无倾斜、损伤或错位现象;

4.修复与返工:必要时,相机会引导取放系统以微米级精度更换单个芯片。

友思特合作伙伴IDS亚太东南亚区域销售经理Damien Wang强调:"卓越的高分辨率与低噪声图像能确保捕捉最微小的细节"。这款USB3 Vision工业相机U3-3800CP Rev.2.2采用索尼STARVIS系列的IMX183卷帘快门CMOS传感器,具备出色的图像品质:2044万像素(5536 x 3692)分辨率,单位像素尺寸2.4微米,最高帧率达19.8 fps。

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IDS的USB 3 uEye CP⼯业相机是MSP uLED 激光焊接机的锐利眼睛

二、采用1200万像素USB3 uEye CP相机的HBM晶片键合系统

HBM高精度晶片键合机,专为先进半导体封装而设计,尤其适用于需要微米级精度的垂直堆叠晶片工艺的HBM(高带宽存储器)应用。

此处采用的两台IDS U3-3890CP-M-GL Rev.2.2相机可精确定位晶片与焊盘,为贴装单元提供精确坐标,确保每个元件都能实现微米级精度的贴装。设备制造商补充:"友思特合作伙伴IDS相机主要应用于我们HBM设备中的对准系统。它能识别芯片和目标基板的位置,并将这些信息转换为坐标传输给运动控制系统,从而实现精确定位与对准。"

控制系统利用这些坐标引导贴装操作,达到亚微米级精度,确保高密度封装的一致性效果。在线检测系统会核查每个焊点的贴装精度、对准完整性及潜在损伤。对于高密度存储器堆叠结构而言,即便是微米级偏差也可能引发电气性能或散热问题,这使得高精度视觉系统成为不可或缺的关键技术。

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两台来自IDS的U3-3890CP-M-GL Rev.2.2 相机可识别 uLED 芯片的位置

U3-3890CP Rev.2.2相机搭载卷帘快门CMOS传感器IMX226。这款来自索尼STARVIS系列的1200万像素传感器(4000×3000像素,像素尺寸1.85微米)具备卓越的感光性能与低噪声特性,在满分辨率下可实现33.2 fps的帧率,完美契合高速精密制程需求。通过IDS相机集成,该系统可实现高重复精度与长期工艺稳定性,是复杂2.5D及3D封装应用的理想选择。

三、核心视觉技术:IDS uEye CP相机系列

为达成所需的速度与精度,两大系统均采用友思特合作伙伴IDS uEye CP相机系列。这些紧凑型相机(29×29×29毫米)专为工业环境设计,采用坚固的镁合金外壳、全局快门CMOS传感器及USB3 Vision接口。借助STARVIS系列背照式(BSI)技术,两款传感器即使在弱光条件下也能完美胜任需要高精度结果的任务。其高分辨率、低噪声成像特性能够可靠检测对准标记、微芯片位置、焊球以及键合后连接质量,甚至达到亚微米级尺度。

图4-4.jpg

关键优势在于其高帧率与低延迟特性,可确保与运动控制系统无缝交互,为实时调整提供图像数据。这些相机还展现出卓越的热稳定性,支持半导体工厂必需的24/7连续运行。待机模式将空闲功耗降至最低,显著提升能效水平,使这款工业相机成为长期使用的环保解决方案。

配合IDS提供的全面软件SDK,系统集成与现场校准变得更加简单高效,使得uEye CP系列成为提升封装工艺精度与产能的核心推动力。