友思特案例
IDS 精密视觉系统助力 Micro-LED 贴合与 HBM 封装
前言导读
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。技术领先的 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。
应用1: 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。
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：
➢ 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。
➢ 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。
➢ 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。
➢ 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。
应用2:采用1200万像素USB3 uEye CP 相机的HBM晶片键合系统
第二套系统 — 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。
传感器性能助力精准晶片键合
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。
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。
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。
客户获益：可扩展的精度与提升的效率
通过将友思特合作伙伴IDS视觉技术集成到两大平台中，设备制造商显著提升了工艺精度、重复性与可靠性。错误率得以降低，设置时间缩短，整体制造效率提高—这些优势使企业在Micro-LED显示器和先进半导体封装领域获得强劲竞争力。
目前，这两大系统已被台湾及亚洲的领先制造商采用，充分展示了德国设计的视觉技术如何与尖端自动化系统无缝集成，以满足现代生产需求。
展望
半导体制造市场—特别是精密自动化领域，正在快速发展，这对现代工业相机提出了更高要求。”客户比以往任何时候都更需要高分辨率、紧凑型且绝对可靠的解决方案，”Damien Wang表示。
向更高分辨率发展的趋势是创新的关键驱动力：清晰细致的图像对于复杂自动化任务至关重要。同时，在挑战性操作条件下保持稳定性能已成为基本要求。”许多应用需要连续不间断运行，这就是为什么我们越来越关注相机在严苛环境下的可靠表现，”Micraft Systems Plus的项目经理强调道。另一趋势是持续小型化：由于现代系统空间往往有限，紧凑型工业相机正变得越来越重要，且性能也需毫不妥协。
为应对这些发展，友思特合作伙伴IDS正战略性地扩展产品组合，以适应日益增长的技术需求。
友思特 方案产品套装介绍
