Q&A丨关于轩田科技IGBT/SiC模块AOI检测设备，他们这么说......

缺陷检测是半导体制造过程中不可或缺的环节，对于提高生产效率及质量、降低成本和保障产品安全性都具有重要意义。

近年来，随着新能源汽车的爆发式增长，车规级IGBT/SiC模块的热度持续攀升，有效检测和控制这些缺陷是保证车

规级IGBT/SiC模块质量的关键。

今天这篇文章，小编总结了一些客户对于SiC/IGBT模块AOI检测设备的一些常见问题，一起来看看吧。

本期答疑团队

轩田科技AOI检测设备研发专家团队

Q

轩田科技IGBT/SiC模块AOI检测设备（型号：XT EAGLE WBI G100 ）的主要功能是什么？

A

轩田科技这台设备主要针对IGBT/SiC模块铝线键合后的第三道光学检测，其检测功能主要涉及3个方面。一是基板缺陷检测，二是芯片缺陷检测，三是铝线键合缺陷检测。

在半导体封测领域，自动光学检测一般分为四道。第一道光学检测是磨片后的晶圆检测，主要检测晶圆表面存在的各种缺陷，如表面划痕、颗粒污染、晶体缺陷、薄膜厚度不均匀、化学污染等，以确保晶圆在后续加工中的质量和稳定性。第二道光学检测在晶圆切割及清洗后，主要是针对晶圆切割后的外观检测，如常见的表面缺陷以及崩边等情况，检查是否有存在不良品。第三道光学检测在引线键合完成后，主要检查芯片粘结和引线键合过程中有没有产生不良品，也就是我们这台设备的检测工艺段。第四道光学检测在切筋成型之后，针对后段工艺的产品进行检查剔除。

Q

针对IGBT/SiC模块的第三道光学检测，轩田科技这台设备的检测项主要有哪些？

A

主要包括基板、芯片、键合质量的检测。对于基板，我们主要检测氧化、铜缺、残铜、孔洞、划伤、异物、蚀刻以及陶瓷崩边等表面缺陷。对于芯片，我们主要检测芯片碎裂、划伤、崩边、脏污、氧化、贴片位置、贴片角度，以及胶水的大小、溢胶情况。对于键合质量，主要检测焊点偏移、缺失、形态异常、球径大小，焊线的检测会包括线弧塌陷、线弯曲、多线、少线、断线、残丝、线高度异常、劈刀头宽度等缺陷。

Q

在性能方面，轩田科技这台设备和其他同类设备相比有什么优势呢？

A

第一点，在产品成像上，我们没有使用传统的2D相机+线扫描3D相机的方式，使用的是结构光的方案。这个方案会带来以下好处：1、结构光的方案相比于线激光扫描来说，其对机械结构的精度要求相对较低，轻微的震动几乎不会造成影响；2、3D结构光相机使用起来相对便捷，可与传统2D相机一样拍照，同时可以直接生成2D与3D信息；传统的线激光3D相机，对于键合线的方向有较高要求，平行于扫描方向的键合线的成像效果较差，我们使用的是四目结构光方案，其能够很好的提取不同方向上的键合线信息，有效解决键合线检测难的问题。同时，对于尺寸较大的模块，为了不降低其检测精度，我们采用了高倍率小视野+图像拼接的方案。

第二点，为了适应IGBT/SiC键合后产品的检测要求与特点，我们花了很多时间在软件结构的设计上，并对每个检测项进行了独立模块模块设计，降低代码的耦合程度，满足多类别多检测项产品的创建。同时，在检测配方的创建上，我们编写了简单易用的界面，方便使用人员进行操作。在每项检测区域的绘制上，我们也编写了一些自动提取功能来辅助操作人员进行快速创建，同时我们也提供了基于AI的焊点、焊线、芯片、DBC等检测区域的自动识别，大大提升了新产品的配方创建时间，有效提高了检测效率。

第三点，针对一致性不高的产品，我们对算法做了优化。首先会通过目标定位模块精准识别到每一个检测模块的位置，如芯片、DBC、焊点；然后通过位置补偿将感兴趣的检测区域进行仿射变换，精准贴合模板区域。焊点在正常生产中存在形态、尺寸、反光等差异问题，传统目标识别算法无法满足其识别精度与稳定性要求，为了解决该问题，轩田科技基于AI训练了焊点识别模型，可准确的识别到各种焊点的位置。对于焊线位置以及摇摆程度不一致的问题，轩田科技首先是采用了“线跟焊点走”的策略，由于在创建配方时，键合线的检测区域位置相对于焊点也是固定的，因此要解决线摆动幅度不一致的问题，其根本在于对键合线的准确提取，只要能够解决这一问题，键合线摆动的问题就会迎刃而解。但IGBT/SiC模块的背景干扰比较多，且在沟槽区域存在低对比度识别的问题，传统的阈值分割算法，无论是基于局部，还是基于全局还是其他自适应的阈值分割算法都无法准确提取键合线区域。针对这种复杂情况，我们采用基于AI的图像分割算法，训练了键合线提取模型，在实际应用时，效果很好。从上述可以看到，我们在这款检测设备上应用了很多先进的AI算法，来提升这款设备的检测精度与稳定性，并且在后续的工作中，我们也会持续将更多先进的AI技术应用到实际项目中来。

Q

对于产品的图像采集检测上，轩田科技有什么特别之处吗？

A

在产品的图像采集上，我们也做了很多工作。轩田科技图像采集系统支持不同光照的拍摄图像组合，并且可以支持在同一产品位置，进行多个聚焦高度的拍摄。这么做的原因是产品不同检测项的反光程度不同，有些检测项比较反光，高亮度下会过度曝光，有些产品的反光程度小，需要高亮度才可以呈现出来。一般情况下，随着镜头倍率的增大，其景深也会相应变小。我们设备使用的为高倍率的远心镜头，因此其景深相对小，景深之外的区域在视觉成像上会变模糊，不利于高度差异较大的物体的检测。于是我们针对不同高度层上的缺陷进行不同聚焦高度的拍摄，这样可以保证不同高度上的缺陷都可以清晰的呈现出来。

Q

轩田科技这台设备的检测精度怎么样？

A

目前这台设备使用的是四目3D结构光系统，既可以采集2D信息，又可以采集3D信息，其单个像素精度为15um，深度测量范围为±5mm，检测视野为43*43mm。当然这些硬件属性都可以根据客户实际需求进行不同的配置，并不是固定不变。

Q

在2D检测上，轩田科技这台设备都有哪些功能？

A

检测项和第2个问题相同。在这里我们主要介绍一下算法方面，在算法层面，我们也做了很多工作。模块引线键合后的三光检测相对来说还是比较复杂，单独的一类算法无法适用所有情况，因此我们开发了不同的算法。根据不同的产品，不同的检测项，可以选用不同的算法，并可以组合使用，提高缺陷检测的准确率，减少误报、漏报。同时，在检测算法中，也添加了各种预处理算法，对于背景有干扰的情况，可以使用预处理算法对干扰背景进行滤波，突出所要提取特征。

Q

在3D检测上，轩田科技这台设备主要实现了哪些功能？

A

3D检测方面，轩田科技主要针对焊点高度、引线高度进行测量。虽然我们采用了更先进的四目机构光方案，但是对于键合线这种高反光物体，其采集到的3D点云数据依然会存在一些噪点，这些噪点会影响键合线测高的准确性以及稳定性。一些去噪算法需要设置很多参数，在使用上造成了很大的不便。为了解决这些问题，轩田科技自研了一种点云自适应滤波与弧高表面提取算法。该算法只用简单的设定极少参数就可以自动提取焊点高度与引线的弧线高度。

Q

轩田科技这台设备上有复检复判软件吗？

A

有的，轩田科技这台设备配有在线检测软件与复检软件。复检软件提供单测量项目或整个产品一键复判功能，并且可以定位到缺陷或者异常区域的位置。同时，对工艺检测数据、良率、异常项目分布做了详细的数据统计展示，包括表格以及图表，并支持一键导出功能，可以导出成Excel格式的报表。

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