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        圖像識別系統(tǒng)在半導(dǎo)體DIE sale產(chǎn)品上的應(yīng)用

        2017-07-19 13:18:13于躍
        卷宗 2017年14期
        關(guān)鍵詞:包裝機(jī)圖像識別圖像處理

        摘 要:越來越多的半導(dǎo)體產(chǎn)品取消了封裝的工藝,而是將晶片直接切割,卷帶包裝后進(jìn)行銷售。這就對產(chǎn)品質(zhì)量提出了新的挑戰(zhàn)。劃傷,裂紋,污染是常見的表面缺陷,然而卷帶包裝機(jī)的圖像識別系統(tǒng)往往不足以應(yīng)對DIE sale產(chǎn)品的高質(zhì)量要求,這就需要新的圖像識別系統(tǒng)來補(bǔ)充。

        簡介:在本論文中我們選擇了一種DIE sale 產(chǎn)品和常用的卷帶包裝機(jī)的圖像處理系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的分析。介紹了新引進(jìn)的圖像處理軟件LabVIEW,對基于LabVIEW新設(shè)計(jì)的軟件的工作原理進(jìn)行了詳細(xì)說明和介紹。

        1.卷帶包裝機(jī)的圖像識別原理分析

        2.芯片表面詼諧度分析

        3.圖像處理軟件的選擇

        4.新設(shè)計(jì)圖像的原理

        5.總結(jié)

        1 卷帶包裝機(jī)的圖像識別原理

        卷帶包裝機(jī)是半導(dǎo)體領(lǐng)域常用的一種設(shè)備,主要的功能就是將已經(jīng)molding完成的芯片進(jìn)行卷帶包裝。在包裝的同時(shí)會用圖像處理軟件對被包裝的產(chǎn)品的外觀進(jìn)行檢查。篩選出不合格產(chǎn)品。目前越來越多的半導(dǎo)體產(chǎn)品采用了DIE sale的方式,也就是不進(jìn)行die bond/wire bond/molding, 而直接進(jìn)行卷帶包裝。所以傳統(tǒng)的卷帶包裝機(jī)的圖像識別系統(tǒng)就顯得力不從心。

        目前使用的設(shè)備的圖像處理的原理分為兩種,一種是計(jì)算出每個(gè)DIE平均詼諧度,以此灰度值為基礎(chǔ)和offset的設(shè)置來判斷白缺陷和黑缺陷。另一種是將正常的物料的每個(gè)像素點(diǎn)保存作為Golden sample, 將包裝過的每顆物料和golden sample進(jìn)行對比,超過設(shè)置值的會被篩選出來。第一種圖像處理的原理只能是針對表面圖案比較少的產(chǎn)品,對表面圖案較多的芯片要對灰度對比度比較大的區(qū)域分別進(jìn)行判斷,在判斷灰度值較低的區(qū)域時(shí)將灰度值較高的位置擋住,在判斷灰度值較高的區(qū)域時(shí)將灰度值較低的區(qū)域擋住。這就使高灰度和低灰度交界處形成了真空地帶,因?yàn)榻唤绲貛Ш苋菀妆徽`殺。第二種圖像處理的原理是將產(chǎn)品逐一和Golden sample進(jìn)行對比,是比較不錯(cuò)的比較方法,但對于物料表面灰度值差異比較大的產(chǎn)品還是不能很好的覆蓋。

        2 芯片表面詼諧度分析

        下圖是一片晶圓上的每顆DIE的平均灰度值的分布圖,從圖中我們可以看出一片晶圓上的每顆DIE的平均灰度值的差異很大。平均灰度值從100~159不等。這是由于 FAB廠的制作工藝問題造成的,產(chǎn)品表面膜的厚度的微小差異造成了在相同光線下反光的不同。在卷帶包裝機(jī)的同軸光和斜軸光的設(shè)置一定后,同一片晶圓上DIE的詼諧度的差異在50多,這就給本來就能力不足的機(jī)器 造成了更大的難題。因表面灰度值差異很大就不能使用一個(gè)比較嚴(yán)的控制參數(shù)來控制,否則會帶來大量的誤殺。這就帶來了質(zhì)量隱患,而要FAB廠改進(jìn)工藝是一個(gè)耗時(shí)耗力的龐大工程,所以為了控制質(zhì)量,我們將賣給客戶的每一顆物料都進(jìn)行了圖像的采集,引用其他圖像處理軟件來重新進(jìn)行檢查來確保產(chǎn)品質(zhì)量。

        3 圖像處理軟件的選擇

        LabVIEW是一種程序開發(fā)環(huán)境,由美國國家儀器(NI)公司研制開發(fā),類似于C和BASIC開發(fā)環(huán)境,但是LabVIEW與其他計(jì)算機(jī)語言的顯著區(qū)別是:其他計(jì)算機(jī)語言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼,而LabVIEW使用的是圖形化編輯語言G編寫程序,產(chǎn)生的程序是框圖的形式。 LabVIEW軟件是NI設(shè)計(jì)平臺的核心,也是開發(fā)測量或控制系統(tǒng)的理想選擇。 LabVIEW開發(fā)環(huán)境集成了工程師和科學(xué)家快速構(gòu)建各種應(yīng)用所需的所有工具,旨在幫助工程師和科學(xué)家解決問題、提高生產(chǎn)力和不斷創(chuàng)新。

        LabVIEW的優(yōu)勢

        (1)功能強(qiáng)、性價(jià)比高、開放性(可擴(kuò)充性)好;充分利用計(jì)算機(jī)豐富的軟硬資源。儀器功能可通過軟件靈活設(shè)計(jì)(基于相同的硬件,通過軟件設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)不同的虛擬儀器)。儀器升級方便,性價(jià)比高(一機(jī)多用)。ü基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),可實(shí)現(xiàn)“網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器”。

        (2)操作方便;通過圖形用戶界面(GUI)操作虛擬儀器面板。

        (3)硬件模塊化、系列化;基于儀器總線技術(shù),設(shè)計(jì)出模塊化、系列化硬件。

        所以在此應(yīng)用中選用LabVIEW作為圖像處理開發(fā)環(huán)境。

        4 圖像處理軟件的應(yīng)用

        1.圖片的保存:通過機(jī)器設(shè)置將包裝過的每一顆DIE都留存一張圖像,將照片存放在offline的計(jì)算機(jī)上。方便用LabVIEW對其進(jìn)行分析處理。

        2.圖像的處理原理:我們采用前文提到過的第二種方法進(jìn)行圖像處理,將人認(rèn)為是好品的DIE的每個(gè)像素都提取出來作為Golden sample,將包裝過的每張DIE的每個(gè)像素提取出來與golden sample進(jìn)行對比篩選出問題物料。由于產(chǎn)品的表面詼諧度的差異很大,所以根據(jù)不同灰度區(qū)間制作了20個(gè)golden samples。在計(jì)算每一張物料的照片時(shí),先計(jì)算該顆物料的表面平均灰度值,然后根據(jù)平均灰度值選擇golden sample進(jìn)行對比。大大降低了誤判率。確保的芯片的質(zhì)量。

        5 總結(jié)

        通過LabVIEW圖像處理軟件的應(yīng)用,彌補(bǔ)了卷帶包裝機(jī)圖像軟件能力的不足,同時(shí)LabVIEW能夠快速自由的搭建平臺,同時(shí)又彌補(bǔ)了由于芯片表面顏色不同帶來的問題。

        新的圖像處理軟件的引入,為DIE sale產(chǎn)品質(zhì)量提供了更高的保障,減少了客戶抱怨。

        作者簡介

        于躍(1986-),男,天津市,助理工程師,研究方向:半導(dǎo)體測試。

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