AOI机器视觉行业先行者

视觉系统能够应用在芯片封装中的哪些方面

发布时间:2026-03-01浏览量:4作者:康耐德

视觉系统(机器视觉)在芯片封装过程中扮演着贯穿始终的眼睛的角色。随着芯片封装向高密度、小型化和3D化发展,视觉系统的精度和速度直接决定了封装的良率与效率。
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以下是视觉系统在芯片封装中的主要应用方面,从工艺流程的角度进行划分:


1. 晶圆级定位与识别(前道封装准备)

在封装的最初阶段,视觉系统用于对晶圆进行处理和识别:

    晶圆对准: 在划片(切割)之前,视觉系统通过识别晶圆上的对准标记,精确计算晶圆的位置和旋转角度,确保切割的精度。

    缺陷标记读取: 读取晶圆上由前道工序留下的墨点标记或电子地图,跳过有缺陷的芯片,避免封装资源的浪费。

    字符与二维码识别: 读取晶圆或芯片载体上的Data Matrix码,实现生产过程的追溯。



2. 贴片与互连环节(核心工艺)

这是视觉系统应用最密集、精度要求最高的环节,主要涉及对位:

    倒装芯片(Flip Chip)对位:

        上下双视场视觉: 同时拍摄芯片上的凸点(Bump)和基板上的焊盘,通过图像处理计算两者的偏移量,驱动高精度运动平台进行实时补偿,实现凸点与焊盘的精确对准。

        共面性检测: 检测所有凸点的高度是否一致,防止虚焊。

    引线键合(Wire Bonding):

        焊点定位: 视觉系统识别芯片上的焊盘和基板上的引脚,引导焊线头精确地在两点之间打线。

        焊后检测: 检测焊点的形状、位置以及弧形高度是否符合要求。

    贴片机(Die Attach):

        芯片拾取: 从蓝膜上识别芯片的位置和角度,引导吸嘴准确拾取(通常需要配合背光)。

        基板定位: 识别基板上点胶或贴装的位置。



3. 精密测量

利用视觉系统的亚像素处理能力,进行微米级的尺寸测量:

    共面性测量: 测量BGA(球栅阵列)或LGA(栅格阵列)封装中锡球或焊盘的高度差,确保所有引脚在同一平面上。

    线宽/间距测量: 测量基板电路或重布线层的线宽、线距是否符合设计规范。

    锡球尺寸与圆度: 植球后,检测每个锡球的直径、圆度和缺失情况。



4. 外观缺陷检测(AOI)

在封装的各个阶段,视觉系统对芯片外观进行自动化光学检测:

    表面缺陷: 检测芯片表面的划痕、崩边、裂纹、污染或异物。

    塑封检测: 检测塑封体是否有气泡、未填满区域或溢料。

    共面性检测(2D/3D): 针对多引脚器件,检测引脚是否共面、有无翘曲。



5. 3D视觉与共形性检测(先进封装)

随着先进封装(如2.5D/3D封装、扇出型封装)的发展,3D视觉变得越来越重要:

    硅通孔(TSV)检测: 在晶圆减薄后,从背面检测TSV的露出情况,确保深孔的开口质量。

    微凸点高度测量: 铜柱或微凸点的三维形态、高度一致性检测(需要使用激光共聚焦或结构光3D相机)。

    翘曲度检测: 封装过程中,芯片或载板受热会产生翘曲,视觉系统(如激光位移传感器结合线扫相机)用于测量实时翘曲度,为补偿对位提供数据。



6. 成品外观分选

在封装完成的最后阶段:

    引脚共面性与间距检测: 对于SOP、QFP等封装,检测引脚是否平整、间距是否均匀。

    打标字符识别与检测: 检测芯片表面激光打标的字符是否清晰、位置是否正确、有无重印。

    最终外观分选: 根据视觉检测结果,将良品与不良品(外观瑕疵、尺寸不合格)自动分拣到不同的料盒中。



7. 辅助工艺控制

    点胶引导与检测: 在底部填充或围坝填充时,视觉系统引导点胶路径,并在点胶后检测胶水的宽度、高度和覆盖范围。


在芯片封装中,视觉系统早已超越了简单的“拍照”功能。它结合了高分辨率光学系统、高速图像处理算法和精密运动控制,主要解决高精度对位和微观缺陷检测这两大核心问题。随着Chiplet和异构集成技术的发展,对多芯片之间的对准精度要求越来越高,视觉系统的地位也愈发关键。

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