У кремния есть полезный секрет: он непрозрачен для глаза, но прозрачен для коротковолнового инфракрасного диапазона. Под поверхностью, которую видит оптический контроль, — под полировкой пластины, под компаундом корпуса — SWIR-съёмка видит внутренность: трещины, пустоты, расслоения, смещённые кристаллы. Для любого, кто сортирует, контролирует или регенерирует кремний, это разница между оценкой изделия по коже и оценкой по структуре.
Этот кейс о том, как завод полупроводниковой упаковки построил SWIR-контроль — для входных пластин, склеенных стеков и регенерированных материалов.
Предыстория проекта
В 2024 году группа инженеров по качеству OSAT-завода (контрактная сборка и тестирование) в дельте Янцзы разбирала болезненный квартал: два полевых возврата восходили к трещинам кристаллов, прошедшим весь внутренний контроль, а растущая программа регенерированных пластин давала непредсказуемый выход годных. Их стек контроля был отраслевым стандартом — высокоразрешённые оптические микроскопы для поверхностных дефектов, выборочный рентген для пустот крепления, электроконтроль в конце. Скрытые трещины пластин, сколы кромки под лентой и расслоения клеевого слоя попадали в щели между этими средствами: видимый свет их не видел, а выборочный рентген был слишком медленным для покрытия. У программы регенерации была зеркальная проблема — отсортированные только по внешнему виду и зондированию, партии якобы годных регенерированных пластин несли скрытые повреждения, проявлявшиеся лишь как ранние отказы ниже по цепочке. Группа профинансировала SWIR-станцию контроля: InGaAs-камеру 640×512 с оптикой просвечивания сквозь кремний на моторизованном столике.
Недостатки традиционного подхода
- Видимый свет останавливается на поверхности. Трещина, растущая в объёме пластины, пустота под кристаллом, расслоение под компаундом — ничто из этого не тревожит поверхность, которую видит микроскоп, пока изделие не откажет.
- Рентген не масштабируется. Рентген-контроль медленен и ограничен дозами; на выборке он оценивает качество партии, а не гарантирует каждое изделие.
- Электроконтроль — запаздывающий индикатор. Изделие со скрытой трещиной может пройти весь электроконтроль и всё равно отказать в поле, когда термоциклы дорастят трещину, — это ровно те отказы, что дороже всего.
- Сортировка регенерированных по виду — подбрасывание монеты. Регенерированные пластины, градуированные по поверхности и зонду, тащили скрытые структурные повреждения в производство, превращая программу экономии в риск надёжности.
Тепловизионное решение
Станция снимает пластины и корпусированные изделия в SWIR-диапазоне, где кремний пропускает: InGaAs-камера с подсветкой за изделием или сбоку делает внутренность пластины видимой как живое изображение. Скрытые трещины выглядят тёмными линиями в проходящем свете; сколы кромки видны сквозь шлифовальную ленту; пустоты и расслоения клеевого слоя читаются как затенённые области под кристаллом.
Процесс идёт в темпе контрольной линии, а не лаборатории: целые пластины сканируются на столике за секунды на поле зрения, ПО помечает подозрительные области для просмотра оператором. Программа регенерации поставила ту же станцию на входе: каждая регенерированная пластина теперь просвечивается на всю толщину и сортируется по реальному внутреннему состоянию — годный материал в производство, граничный в пониженные применения, повреждённый в брак, — а не по поверхности.
Что изменило тепловизионное решение
- Скрытые дефекты стали перехватываемыми. За первый квартал станция перехватила трещины кристаллов и пустоты крепления на изделиях, прошедших оптический и электроконтроль, — включая класс отказов, стоявший за двумя полевыми возвратами, который больше не повторялся.
- Покрытие заменило выборку. Просвечивание на скорости столика сделало практичным 100-процентный контроль критических партий; выборочный рентген теперь оставлен для задач, на которые отвечает только он.
- Выход регенерации стабилизировался. Сортировка по внутреннему состоянию вместо внешнего вида сократила долю нижестоящих отказов программы более чем на две трети, вернув её из риска надёжности обратно в экономию.
- Первопричины получили фотографии. Технологи теперь видят сам дефект — где зародилась трещина, как ползёт расслоение, — что подпитало изменения в процессах резки и крепления, а не только сортировку.
Примечания по выбору модуля
Просвечивающий контроль требует SWIR-камеры с хорошей квантовой эффективностью в окне пропускания кремния, низким шумом считывания для чистых снимков в проходящем свете и оптики, согласованной со столиком. SWIR-модуль SPECTRA S06A (InGaAs, 640×512) создан ровно для этой задачи; там, где наряду со структурой важны тепловые признаки, дополните его тепловизионным ядром, например LWIR-ядром 640×512 SPECTRA L06A. Лабораторные и контрольные схемы — на странице применения для научных исследований.
Строите станцию контроля пластин или сортировки материалов? Поговорите с нашими инженерами о выборе SWIR-ядра, подсветке и интеграции столика.
