마이크로 LED 본딩 및 HBM 패키징을 지원하는정밀 비전 시스템

먼저, 카메라는 예비 정렬을 위한 전역 참조 표시를 캡처하거나 기계 좌표계에서 기판의 대략적인 위치를 결정하는 데 사용됩니다. 이 위치 데이터는 모션 제어 시스템으로 전송되어 이를 기반으로 약 ±1µm의 좌표 반복 정확도로 고정밀 모션 제어가 가능합니다.

자격 요건을 충족한 칩을 매우 정밀하게 정렬하고 이동시킵니다. 정밀 조정을 위해 카메라들은 이제 기준 마크를 캡처하여 기판의 실시간 서브마이크로미터 정렬을 가능하게 하며, 필요에 따라 동적 회전 보정을 수행합니다. 정렬 결과는 모션 제어 시스템으로 전송되며, 이 시스템은 스테이지의 위치와 각도를 조정하여 각 마이크로 LED가 목표 위치와 완벽하게 일치하도록 합니다. 시간당 최대 1,000만 개의 칩을 처리할 수 있는 이 시스템은 확장 가능한 대량 생산을 위한 핵심 성과 지표(KPI)인 탁월한 정확성과 대량 생산 효율성을 모두 제공합니다.

카메라가 자동으로 해당 영역으로 이동하여 작업자가 칩 정렬 확인, 기울어짐 가능성 감지, 물리적 손상 또는 배치 오류 확인 등 초기 인라인 시각 검사를 수행할 수 있습니다.

복잡한 이미지 프로세싱 작업을 위한 카메라 기술

IDS USB 3 uEye CP 카메라는 uLED 레이저 납땜기의 눈 역할을 합니다. 마이크로 LED 워크플로우에서 IDS U3-3800CP-M-GL Rev.2.2 카메라 2대가 다음 주요 프로세스 단계를 지원합니다:

• 도너 웨이퍼 검사 (이동 전): 카메라는 균열이나 누락된 유닛과 같은 결함을 감지하여 작동하는 마이크로 LED 칩만 선택하도록 합니다.
• 정렬 및 배치 (대량 이동 중): 카메라는 기판과 다이의 정렬 표시와 기준점을 식별합니다. 결과는 서브마이크론 정밀도의 배치 정확도를 위해 모션 제어 시스템으로 전송됩니다.
• 이동 후 검사: 카메라는 각 마이크로 LED가 정확하게 배치되었는지, 기울어지거나 손상되거나 잘못 배치되지 않았는지 확인합니다.
• 수리 및 재작업: 필요한 경우 카메라가 픽 앤 플레이스 시스템으로 안내하여 개별 칩을 정밀하게 교체합니다.

“매우 높은 해상도 저노이즈 이미지는 가장 작은 디테일까지 포착할 수 있게 해줍니다.”라고 IDS APAC South East 지역 세일즈 매니저 Damien Wang은 강조합니다. USB3 Vision 산업용 카메라 U3-3800CP Rev.2.2에 탑재된 Sony STARVIS 시리즈의 감광성 IMX183 롤링 셔터 CMOS 센서는 2.4µm 픽셀사이즈, 20.44MP(5536 x 3692)의 해상도로 뛰어난 이미지 품질을 제공하며 최대 19.8fps 프레임률을 제공합니다.

적용 사례 2: 12MP USB 3 uEye CP 카메라를 사용한 HBM 다이 본딩

두 번째 시스템인 HBM 고정밀 다이 본더는 고급 반도체 패키징, 특히 다이의 수직 적층에 마이크론 수준의 정밀도가 요구되는 HBM(High Bandwidth Memory, 고대역폭 메모리) 애플리케이션을 위해 설계되었습니다.

정밀한 다이 본딩을 위한 센서 성능

U3-3890CP Rev.2.2는 롤링 셔터 CMOS 센서 IMX226로 구비되어 있습니다. Sony STARVIS 시리즈 12.00MP 센서(4000 x 3000픽셀, 픽셀 크기 1.85µm)로 뛰어난 감광도와 낮은 노이즈 레벨로 뛰어난 성능을 발휘합니다. 최대 해상도에서 33.2fps의 프레임률을 제공하여 빠르고 정밀한 공정에 이상적입니다. IDS 카메라 통합 덕분에 이 시스템은 높은 반복 정확도와 장기적인 공정 안정성을 제공하여 복잡한 2.5D 및 3D 패키징 애플리케이션에 이상적입니다.

비전 기술의 핵심: IDS uEye CP 카메라

필요한 속도와 정밀도를 달성하기 위해 두 시스템 모두 IDS의 uEye CP 카메라를 사용하고 있습니다. 29 × 29 × 29 mm의 컴팩트한 크기로 산업용 환경을 위해 설계되었으며, 내구성이 뛰어난 마그네슘 하우징, 글로벌 셔터 CMOS 센서, USB3 Vision 인터페이스를 갖추고 있습니다. STARVIS 시리즈 BSI(back-side-illumination, 뒷조명) 기술 덕분에 두 센서 모두 저조도 환경에서도 완벽한 결과물이 필요한 작업에 이상적입니다. 고해상도, 저노이즈 이미징을 통해 서브마이크론 규모에서도 정렬 표시, 마이크로칩 위치, 솔더 범프, 본딩 후 품질을 안정적으로 감지할 수 있습니다.

결정적으로, 빠른 프레임률과 최소 지연 시간으로 모션 제어 시스템과 원활하게 상호 작용하여 신속한 조정을 위한 실시간 이미지 데이터를 제공합니다. 이 카메라는 또한 강력한 열적 안정성을 보여주며, 반도체 공장에 필수적인 24시간 연중무휴 연속 작동이 가능합니다. 또한 대기 모드는 유휴 모드에서의 전력 소비를 최소한으로 줄여 에너지 효율을 높이는 데 기여하며, 이를 통해 장기적으로 친환경적인 솔루션을 제공합니다.

uEye CP 카메라는 패키징 프로세스의 정밀성과 처리량을 위한 기본 요소이며, IDS 소프트웨어 SDK를 통해 간단하게 통합 및 현장 캘리브레이션할 수 있습니다.

확장 가능한 정밀성과 효율성 향상

IDS 비전 기술을 두 시스템에 통합함으로써 공정 정확도, 반복성 및 신뢰성을 크게 향상시켰습니다. 불량률을 감소시키고 설정 시간이 단축되었으며 전반적인 제조 효율성이 향상되어 마이크로 LED 디스플레이와 첨단 반도체 패키징 모두에서 강력한 경쟁 우위를 확보할 수 있었습니다.

두 시스템 모두 이미 대만과 아시아의 주요 제조업체에서 사용되고 있으며, 독일에서 설계된 비전 기술이 최첨단 자동화와 원활하게 통합되어 최신 생산 요구 사항을 충족하는 방식을 보여주고 있습니다.

전망

반도체 제조 시장, 특히 정밀 자동화 분야는 빠르게 발전하고 있으며 이에 따라 현대 산업용 카메라에 대한 요구 사항도 진화하고 있습니다. "고해상도, 소형, 높은 신뢰성에 대한 고객의 수요가 그 어느 때보다 높습니다."라고 Damien Wang은 말합니다. 어려운 자동화 작업에는 선명하고 디테일한 이미지가 필수적이기 때문에 고해상도를 향한 추세는 혁신의 핵심 동력입니다. 동시에 까다로운 운영 조건에서도 안정적인 성능 역시 기본 요건이 되었습니다. "많은 애플리케이션에서 중단 없이 지속적으로 작동하는 것을 요구합니다. 그렇기 때문에 까다로운 환경에서도 안정적으로 작동하는 카메라에 점점 더 집중하고 있습니다."라고 Micraft Systems Plus의 책임 프로젝트 매니저는 강조합니다. 또 다른 트렌드는 지속적인 소형화입니다. 최신 시스템의 공간이 제한적인 경우가 많기 때문에 성능 저하 없이 컴팩트한 폼 팩터를 갖춘 산업용 카메라의 중요성이 커지고 있습니다.

이러한 발전에 대응하기 위해 제품 포트폴리오를 전략적으로 확장하고 증가하는 기술 수요를 충족하도록 조정하고 있습니다.