Machine Vision Products : Concevoir l’avenir des machines d’inspection et de l’AOI

Par Paul Groome, Machine Vision Products

Publié dans US-Tech en février 2018

Lorsque Machine Vision Products, Inc. (MVP) a été fondée il y a 25 ans, les téléphones portables en étaient à leurs débuts et l’électronique portable n’existait tout simplement pas. La majorité de la fabrication utilisait la technologie traversante, le i486 était la plateforme informatique principale et Windows 3.1 était perçu comme moderne et innovant. Le Dr George T. Ayoub a créé l’entreprise à une époque où personne n’avait encore vu de smartphone, de téléviseur à écran plat, de lecteur MP3, de disque SSD, de système GPS, de voiture hybride, de photographie numérique, ni tant d’autres technologies aujourd’hui omniprésentes. Et qui aurait pu prévoir l’impact qu’Internet aurait ?

En 1993, l’usage du téléphone portable aux États-Unis avait atteint 11 millions d’utilisateurs, alors qu’en 2017, 81 % de la population — environ 265 millions de personnes — possédaient un téléphone portable. À cette époque, le processeur Sparc — l’ordinateur initial utilisé par MVP — contenait 0,8 million de transistors. Aujourd’hui, le processeur Xeon utilisé dans les systèmes MVP peut en contenir jusqu’à 7,2 milliards. Lorsque l’entreprise a été fondée, il n’existait que 50 serveurs web (www) dans le monde entier. Aujourd’hui, plus de 50 % de la population mondiale a accès au web.

Le rythme du changement technologique et de l’évolution de la fabrication dans l’industrie électronique a été exponentiel. Célèbre pour sa prédiction concernant le doublement du nombre de transistors dans les circuits intégrés tous les deux ans, l’ancien président d’Intel, Gordon Earle Moore, serait sans doute fier.

De Nouveaux Défis à Relever

MVP s’est toujours efforcée de fournir des innovations, des solutions et des capacités répondant aux besoins d’un marché en évolution rapide. Cela inclut le contrôle statistique de processus (SPC) pour AOI, SPI et AOI 3D, l’éclairage multispectral, l’inspection multi-caméras, l’inspection de wire-bond et la métrologie de die.

Au début des années 1990, un système offrant une résolution de 1 à 2 mils (25 à 50 μm) pouvait suffire pour inspecter une carte mère 486. En 2017, une résolution de 0,4 à 0,6 mil (10 à 15 μm) suffisait pour l’assemblage de composants standard. Mais, pour l’avenir, des résolutions de l’ordre de quelques microns seront nécessaires pour les matériels électroniques critiques.

La nouvelle génération de composants montés en surface met l’inspection SMT au défi avec des géométries de 5 mils (125 μm) et des congés de soudure inférieurs à 1 mil (25 μm). Même l’expansion thermique d’une carte peut modifier de manière significative la position de ces composants, rendant nécessaires des techniques spéciales d’enregistrement. Avec ses plateformes 2020, 850, Spectra, Supra et Ultra, MVP est parfaitement positionnée pour fournir des solutions adaptées à ce nouveau niveau d’intégration.

Vers les Années 2020

Les objectifs clés de tout fabricant sont d’améliorer la qualité aux étapes critiques de production, d’augmenter les rendements et de réduire les coûts. Bien que la règle du facteur 10 pour le coût de détection d’un défaut à chaque étape soit moins précise aujourd’hui, le principe général demeure vrai.

Prenons l’industrie automobile comme exemple :

• Détecter un défaut à l’étape du lead-frame peut coûter moins de 1 $.

• Le trouver lors de l’assemblage SMT peut coûter entre 10 et 300 $.

• Le découvrir sur le terrain peut coûter entre 1 000 et 3 000 $.

Identifier les défauts le plus tôt possible est essentiel pour garantir la meilleure qualité au coût le plus bas. Cette règle vaut pour tous les secteurs de la fabrication électronique. Le facteur 10 varie selon le marché :

• Électronique grand public : ~10×

• Produits haute fiabilité : ~100×

• Militaire/aérospatial : ~1 000×

En anticipant la prochaine décennie, MVP a élargi sa gamme de systèmes pour répondre aux exigences d’inspection de demain. L’entreprise propose des solutions d’inspection pour les processus semi-conducteurs front-end, notamment l’inspection de wafers, de dies et post-découpe. Pour les processus back-end, elle propose l’inspection de lead-frame et wire-bond, la métrologie de placement de die, l’inspection de surface et de substrat, l’inspection de packaging, ainsi que l’inspection hybride et MCM. Pour l’assemblage SMT, MVP propose l’inspection de backplanes, de pâte à braser, post-placement, post-refusion et du revêtement conforme.

Processus Front-End

La dernière génération de plateformes 850 offre une manipulation entièrement automatisée des wafers en film-frame pour l’inspection de surface et post-découpe. Les dommages de surface, les FM et les dommages aux bords peuvent être identifiés. Ces systèmes peuvent être configurés pour des salles blanches allant jusqu’à la Classe 100. L’entreprise propose également une manipulation automatisée complète pour des wafers en anneaux, une inspection dessus/dessous, le marquage et la cartographie des défauts.

Processus Back-End

L’offre pour les processus back-end s’articule autour de deux plateformes : la 850 et la plus récente 2020.

Ces processus couvrent l’inspection de wire-bond, die, bord, surface, FM, eutectique, lead-frame, BGA, bump, flux et pâte.

Chaque solution offre des optiques télécentriques haute résolution, une inspection laser 3D, des technologies confocales ou une imagerie 3D par projecteur. Cela rend ces plateformes extrêmement flexibles. De plus, les systèmes offrent des outils de recalage puissants permettant l’alignement dynamique des dies, fils et substrats, avec des critères d’inspection calculés pour chaque pièce individuellement.

Assemblage SMT

Pour l’assemblage SMT, l’entreprise propose des solutions couvrant pratiquement tous les besoins du secteur. Tirant parti de son expertise dans les marchés semi-conducteurs front-end et back-end, MVP propose désormais les mêmes techniques, résolutions et outils 3D aux fabricants SMT.

L’entreprise est régulièrement confrontée à de nouveaux designs, de nouvelles techniques et de nouveaux défis. En travaillant avec ses clients, elle identifie les tendances de production et les utilise pour déterminer les points optimaux d’application de ses systèmes de détection de défauts. Cette stratégie permet à MVP de proposer des solutions pour aujourd’hui, demain et les décennies à venir.