Un traitement d'image innovant pour un micro-LED-bonding précis à l'aide des caméras industrielles
29/09/2025
L'entreprise taïwanaise Micraft Systems Plus a développé deux systèmes de pointe pour répondre à ces défis : la machine de soudage laser uLED ainsi que le HBM High-Accuracy Die Bonder. Pour ces deux machines, le fabricant a choisi des caméras industrielles de la série USB 3 uEye CP d'IDS Imaging Development Systems afin de garantir au maximum la précision, la vitesse et le contrôle des processus.
Application 1 : Transfert de micro-LED et soudage laser avec les caméras 20 MP USB 3 uEye CP
La machine de soudage laser uLED permet de souder avec précision et à grande vitesse des micro-LED sur des substrats de grande surface - y compris des plaques de verre G4.5 et G6. La technologie laser réduit les contraintes thermiques et mécaniques, ce qui la rend idéale pour le traitement simultané de milliers de petits composants.
Dans un premier temps, les caméras sont utilisées pour capturer des marques de référence pour l'orientation approximative ou pour définir la position du substrat dans le système de coordonnées de la machine. Ces données de position sont ensuite transmises au système de contrôle de mouvement qui, sur cette base, permet une commande de mouvement extrêmement précise - avec une répétitivité des coordonnées d'environ ±1 µm.
Une fois la qualification réussie, les puces sont alignées et transférées avec la plus grande précision. Pour un réglage fin, les caméras détectent désormais des repères fiduciels et permettent ainsi un alignement submicrométrique en temps réel du substrat ainsi qu'une correction dynamique de la rotation, le cas échéant. Les données d'alignement déterminées sont transmises au système de contrôle de mouvement, qui adapte la position et l'angle de la scène en conséquence afin de placer chaque micro-LED exactement à la position cible. Avec un débit pouvant atteindre 10 millions de puces par heure, le système allie une précision maximale à une efficacité de traitement élevée - un KPI décisif pour la production en série évolutive.
Une inspection en ligne est ensuite effectuée : La caméra se déplace automatiquement vers l'endroit approprié, ce qui permet à l'opérateur d'effectuer un contrôle visuel directement dans le processus - par exemple pour vérifier l'alignement correct, les éventuelles inclinaisons, les dommages physiques ou les erreurs de placement.
Technologie vision pour les tâches complexes de traitement d'images
Les caméras USB 3 uEye CP d'IDS sont les yeux de la machine de soudure laser uLED. Deux caméras U3-3800CP-M-GL Rev. 2.2 intégrées assument plusieurs tâches dans le processus :
• Inspection des plaquettes donneuses : Détection des défauts tels que les fissures ou les puces manquantes, afin de ne sélectionner que les micro-LED en état de fonctionnement.
• Orientation & placement : Identification de marqueurs sur les substrats et Dies, avec transmission de coordonnées précises au système de mouvement pour un positionnement exact.
• Contrôle de suivi : Vérification du positionnement de la puce en termes d’alignement, d'inclinaison et d'intégrité.
• Réparation & Rework : Soutenir les systèmes pick-and-place lors du remplacement ciblé de puces individuelles.
"Les images à très haute résolution et à très faible bruit capturent même les détails les plus fins", souligne Damien Wang, Area Sales Manager APAC South East chez IDS. Le modèle de caméra intégré est basé sur le capteur Sony STARVIS CMOS IMX183 rolling shutter avec une résolution de 20,44 MP (5536 × 3692 px) et une taille de pixel de 2,4 µm. La caméra fournit ainsi jusqu'à 19,8 images par seconde et est idéale pour les tâches d'inspection les plus exigeantes.
Application 2 : HBM-Die Bonding avec les caméras 12MP USB 3 uEye CP
Le deuxième système, le HBM High-Accuracy Die Bonder de la série MCB, est conçu pour l'empaquetage de semi-conducteurs de pointe, notamment pour la mémoire à grande largeur de bande (HBM), où plusieurs puces sont empilées verticalement. Ici, la précision à l'échelle du micromètre est essentielle.
Pour ce faire, deux caméras U3-3890CP-M-GL Rev.2.2 d'IDS localisent les micropuces et les plots de liaison, fournissent des coordonnées précises à l'unité d'assemblage et permettent un placement précis des différents composants. "Ici aussi, la caméra IDS est principalement utilisée pour le système d'alignement dans notre installation HBM. Elle identifie les positions de la puce et du substrat cible et convertit ces informations en coordonnées pour le système de contrôle de mouvement afin d'obtenir un positionnement et un alignement précis", explique le fabricant. L'unité de commande utilise ces coordonnées pour contrôler le placement avec une précision submicrométrique, garantissant ainsi des résultats cohérents pour les placements à haute densité.
Le contrôle en ligne vérifie la précision du placement, l'intégrité de l'alignement et les éventuels dommages de chaque connexion. Dans les piles de mémoire à haute densité, même les plus petits écarts peuvent entraîner des problèmes électriques ou thermiques - les exigences en matière de traitement d'image sont donc très élevées.
Performance du capteur pour un die bonding précis
La U3-3890CP Rev.2.2 utilise le capteur CMOS Sony IMX226 rolling shutter avec 12 MP (4000 × 3000 px) et une taille de pixel de 1,85 µm. Il se caractérise par une sensibilité exceptionnelle à la lumière et un faible niveau de bruit. En pleine résolution, il est possible d'atteindre 33,2 ips - parfait pour les processus rapides et précis. Grâce à l'intégration de la caméra IDS, le système offre une grande répétabilité et une stabilité de processus à long terme - idéal pour les applications complexes de packaging 2.5D et 3D.
La vision par ordinateur au service de la production de semi-conducteurs de haute précision : uEye CP d'IDS
Les deux systèmes ultramodernes du fabricant taïwanais s'appuient sur la série uEye CP d'IDS, des caméras industrielles compactes (29 × 29 × 29 mm) dotées d'un boîtier robuste en magnésium, d'une interface USB 3 Vision et de capteurs CMOS global ou rolling shutter de la série Sony STARVIS. Grâce à l'illumination back-side (BSI), ils fournissent des images très nettes et à faible bruit, même en cas de faible luminosité - ce qui est décisif pour la détection des caractéristiques structurelles les plus fines, des contacts de soudure et des positions de puces à l'échelle submicrométrique.
Une exigence cruciale pour les caméras est que la fréquence d'images rapide et le temps de latence minimal garantissent une interaction transparente avec les systèmes de contrôle de mouvement et fournissent des images en temps réel pour des ajustements rapides. Ils convainquent également par leur grande fiabilité et sont conçus pour fonctionner en continu 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7 - un facteur décisif dans la fabrication des semi-conducteurs. En mode veille, la consommation d'énergie au repos est à son tour réduite au minimum, contribuant ainsi à l'efficacité énergétique, ce qui fait des caméras industrielles une solution écologique pour une utilisation à long terme.
Grâce au SDK logiciel complet d'IDS, les caméras peuvent être facilement intégrées et calibrées sur place - une condition importante pour l'efficacité et la précision dans les environnements de production automatisés.
Avantage pour le client : Précision évolutive et efficacité accrue
En intégrant les caméras IDS dans les deux plates-formes, Micraft Systems Plus a pu améliorer de manière significative la précision, la répétabilité et la fiabilité du processus. Les taux d'erreur ont été réduits, les temps de préparation ont été raccourcis et l'efficacité globale de la production a été améliorée - un avantage concurrentiel évident pour les clients dans les domaines des micro-LED et du conditionnement des semi-conducteurs haut de gamme.
Les deux systèmes sont déjà utilisés par les principaux fabricants d'électronique à Taïwan et sur d'autres marchés asiatiques et sont considérés comme des exemples de bonnes pratiques pour l'intégration de la caméra allemande dans des solutions de production de pointe pour les micro-LED et le packaging des semi-conducteurs.
