CIS助力半導體引線框架全面提升產品品質
1 引言
隨著人工智慧、5G通訊、物聯網等新興技術的快速發展，半導體封裝材料市場迎來新機遇。終端裝置的智慧化、輕薄化趨勢，推動高階封裝，如QFP、DFN及5G/AI晶片所需引線框架向高密度、高可靠性、低成本方向升級。然而，傳統檢測手段難以滿足高速度、高精度、小空間的線上檢測需求，成為半導體封裝終端使用者痛點。
圖1.半導體引線框架以及PCB基板廣泛用於汽車、3C、工業品、能源等多個領域
2 挑戰
在自動化展會上，部分終端客戶在看到CIS銅鋁箔檢測Demo裝置後，提出瞭如下需求：
- 引線框架缺陷檢測的自動化方案客戶希望在化學蝕刻工藝線的鐳射工藝後，鍍銅工藝前增加視覺檢測，以檢查CO₂鐳射鑽孔後孔的漏鑽、孔偏、毛刺、殘渣或未穿透的餘料等不良。然而，受限於引線框架作為晶片封裝的關鍵基礎材料，其尺寸小、密度高，需要在高效無漏檢的情況下穩定檢出0.05mm以上的缺陷。同時，由於其生產線高潔淨度、恆溫恆溼、高度自動化的作業環境，作業員難以長時間保持穩定的目視檢測效果，人工檢測幾乎成為不可能，客戶急於尋找解決方案。
- 引線框架全生產過程品質檢測在引線框架製造過程中，需要經過開卷，清洗，鐳射打孔，鍍銅，內層電路工藝，疊層，外層電路工藝，基板切割，以及自動光學檢測等多重複雜工藝，客戶無法準確定位不良具體發生的工藝段和位置。如果可以在前工段CO₂鐳射鑽孔前，鍍銅前，內層線路前，疊層前，外層線路前等核心製程安裝部署基於CIS的線上視覺檢測系統，在產線前端對產品品質進行全流程把控，避免缺陷產品流入下一環節。
- 為工藝改進提供閉環資料回饋終端使用者希望加裝CIS視覺檢測系統，不只是“判官”，還是“分析師”。它能統計缺陷的類型、數量和位置分佈。如果某批次產品頻繁出現孔徑偏小問題，系統資料可以反向指引工程師調整CO₂鐳射器的功率、焦距或脈衝寬度，實現工藝參數的閉環最佳化。
圖2.微距相機用於鍍銅前檢測示意圖
在現有裝置中加裝視覺檢測系統時，客戶面臨諸多挑戰：
- 空間小：現場安裝空間狹小，線掃系統需要專門長時間停機，拆裝機構，難以適應緊湊的生產計劃。
- 多相機拼接難：為了穩定檢出0.05mm的缺陷，客戶需要2只16K線掃描相機（計算解析度：約0.01mm/pix）拼接拍攝360mm的基板，這不僅增加了系統除錯維護的複雜性，還使得現場高精度校正變得極為困難。
- 切拉換型複雜：存在 210mm / 290mm / 300mm / 330mm / 360mm 多種不同客戶尺寸基板，傳統線掃描系統切換物料可能需要重新校正以及計算拼接，甚至可能發生需要移動相機的動作。
3 解決方案
根據客戶在半導體檢測場景中的實際挑戰，針對性升級打造了高解析度LineX CIS檢測系統，以三大核心技術突破，系統解決半導體制造中視覺檢測的諸多痛點。
- 高精度、無拼接：得益於3600dpi（7um畫素解析度）的微距相機1:1無畸變、無需拼接的成像特性，確保檢測結果的高度準確性。
- 小空間：微距相機憑藉其小體積的一體化設計，無需改動現有裝置機構，完美解決了老線體的空間受限和改造難題。
- All In One設計：內建光源和無畸變的影像光學系統，極大地節省了除錯部署的時間和人力成本。更重要的是，其模組化的設計和高度整合化的特點，面對不同尺寸基板的挑戰，軟體可以根據料號規格自動裁剪影像，使得後續的產線換型和維護變得極為便利，極大地降低了停機換型成本和維護難度。
4 客戶收益
在韓國某客戶的14條生產線，每條線部署了2臺微距相機，成功實現了以下顯著的生產成效：
- 穩定執行與低漏檢率檢測系統自部署以來，執行穩定一年，漏檢率始終控制在0.05%以下。
- 瑕疵檢測與成本最佳化在目前工段安裝微距相機後，可在各工段之間對瑕疵進行實時監測，防止重大瑕疵材料流入下一環節，從而避免因次品導致的物料報廢。這一措施不僅提升了整體收率，還顯著節省了廢料成本。
- 閉環溯源與良率提升透過檢測系統，實時回饋開卷後基材的髒汙、劃痕、異物等缺陷分佈情況，精準定位上游卷材搬運及撫平機構不平整等問題。裝置部門針對溯源問題，進行多項工藝改善，進而有效提升了產品良率1%以上，有效提高了生產效率。
圖3.微距相機現場安裝示意圖
圖4.微距相機現場拍攝劃痕、異物等缺陷檢測結果圖
5 客戶評價
“在生產過程中，後續工段的不良瑕疵難以精準定位，導致產線最佳化工作無法有效開展。同時，瑕疵問題影響後續工段的產品參數，降低了整體收率。引入前段視覺檢測後，實現了全面的外觀瑕疵檢測與品質監控，顯著提升了產品品質和收率，為智慧化生產轉型提供了有力支援，為公司帶來了顯著的經濟效益。”
——客戶QA品質部門負責人
“傳統線掃描相機在光學檢測中存在明顯侷限性：高解析度大視野檢測場景，需要多相機拼接，增加了系統除錯複雜性和維護難度；該專案又是現有線體改造，安裝空間極其狹小。INSNEX微距相機的引入，很好地解決了這些問題。無需複雜的影像拼接工作，畫素精度高且無畸變，顯著減少了我們的軟體開發時間和部署工作量。同時其獨特的支援氣冷散熱設計，完美匹配半導體工況要求，避免了可能的振動和灰塵干擾。”
——客戶自動化部門裝置匯入負責人