Le microcâblage, également appelé "wire bonding", est un procédé central dans la production de semi-conducteurs. Des fils extrêmement fins, d'un diamètre de 15 à 75 micromètres, sont utilisés pour créer de minuscules connexions électriques entre une puce semi-conductrice et d'autres composants. Les espacements entre les fils de connexion sont souvent inférieurs à 100 micromètres. Toute déviation, même minime, peut entraîner des erreurs de connexion. Le « wire bonding » exige donc la plus grande précision et constitue la base de la fabrication d'électronique de haute performance, utilisée dans de nombreuses applications. La société F&S Bondtec Semiconductor de Braunau en Autriche s'appuie sur une technologie de traitement de l'image avec des caméras industrielles d'IDS Imaging Development Systems pour déterminer avec précision la position des fils ainsi que pour l'assurance qualité sur leurs microsoudeuses.
Différents degrés d'automatisation
Les microsoudeuses de fil existent avec différents degrés d'automatisation. Sur les appareils non automatiques, chaque position de câblage doit être traitée manuellement avant que les connexions correspondantes puissent être établies. Les machines semi-automatiques positionnent automatiquement le fil après le premier câblage pour créer un pont. Les machines entièrement automatisées utilisent un système de reconnaissance de la structure pour déterminer la position des puces. Ici, la fabrication de tous les ponts est entièrement automatisée. L’employé doit changer le fil ou l'outil de la machine de temps à autre et s’occuper du chargement et du déchargement.
Pour les microsoudeuses semi-automatiques de la série 56i et les microsoudeuses automatiques de la série 86 en particulier, F&S Bondtec utilise le traitement d'image avec les caméras industrielles IDS pour différentes tâches du processus de fabrication. "Nos fils de connexion câblent des puces électroniques ou autres composants préalablement placés avec différents points de contact sur des cartes de circuits imprimés et donnent vie aux puces. Cependant, des inexactitudes de position des composants peuvent survenir au cours des processus en amont. Nos machines doivent déterminer ces inexactitudes de position à l'aide de l'image de la caméra IDS et de leur propre logiciel de reconnaissance d'image et actualiser en conséquence les positions des fils de câblage", explique Johann Enthammer, directeur général et directeur technique de F&S Bondtec.
Pour chaque processus de câblage, il faut en outre programmer au préalable des paramètres tels que l'amplitude des ultrasons, la force, le temps ou le mouvement lors de la construction des ponts. Lors de la création de ces programmes, l'image d’entrée de la caméra est également utilisée. Il est par exemple possible de tirer un fil et de modifier sa position en direct. Un clic sur l'image permet en outre d'adapter les axes.
Côté logiciel, l'entreprise autrichienne mise sur une bibliothèque de reconnaissance d'images développée en interne, qui fonctionne par exemple avec le mapping position/pixel, la détection des niveaux de gris et la détection des contours.
Évaluations visuelles des liaisons
Une fois le processus de liaison terminé, la caméra est à nouveau utilisée, comme l'explique Johann Enthammer : "Après le soudage, l'opérateur contrôle visuellement les liaisons des fils à l'aide de l'image de la caméra. L'évaluation porte notamment sur la position et la forme des ponts de fils. L'image de la caméra a donc plus d'une fonction pendant le processus de câblage". Entre une et sept caméras industrielles sont utilisées par installation. Selon le système, il peut s'agir des modèles uEye XCP particulièrement compacts et abordables. Avec seulement 29 x 29 x 17 millimètres, elles sont les plus petites caméras à boîtier IDS avec monture C et possèdent un boîtier en zinc moulé sous pression et entièrement fermé. Le connecteur USB Micro-B vissable et la compatibilité avec la norme Vision (U3V / GenICam) simplifient l'intégration. De plus, F&S Bondtec utilise des caméras uEye CP. Ces caméras offrent une fonctionnalité maximale avec un prétraitement complet des pixels et conviennent aussi parfaitement aux systèmes multi-caméras grâce à la mémoire d'images interne de 120 Mo pour le stockage temporaire de séquences d'images. Les utilisateurs peuvent choisir parmi un grand nombre de capteurs CMOS modernes. Elles marquent également des points grâce au boîtier compact de seulement 29 x 29 x 29 millimètres.
Sélection de la caméra
La petite taille des modèles et le grand nombre de capteurs différents pour les objectifs à monture C étaient des critères importants dans le choix de la caméra, tout comme le faible niveau de température. Mais le kit de développement logiciel gratuit IDS peak, qui comprend toutes les interfaces de programmation et les outils logiciels nécessaires au fonctionnement et à la programmation des caméras, a également été décisif.
Des fonctions confortables et faciles à comprendre assurent une expérience de programmation intuitive et une mise en service rapide et simple des caméras industrielles. "Le pilote présente un comportement très stable en termes de temps d'exécution. L'API facile à programmer ainsi que les fonctions « plug and play » nous ont convaincus. En effet, dans nos installations, il existe de nombreux cas d'utilisation différents qui peuvent être mis en œuvre sans problème avec l'API. Nos machines peuvent ainsi être équipées de maximum sept têtes de câblage différentes. Chacune peut intégrer une caméra IDS différente", confirme Johann Enthammer.
A l’avenir, des modèles d'IA sont également utilisés
Les microsoudeuses de F&S Bondtec assurent des connexions stables dans la fabrication de semiconducteurs. Le traitement d'image intégré permet d'améliorer encore la qualité de fabrication ainsi que la productivité des installations et d'éviter les rebuts. En même temps, les caméras facilitent le travail des opérateurs. En plus des produits standard, l'entreprise développe des machines spéciales ainsi que des solutions logicielles personnalisées, dans lesquelles des modèles d'IA sont également utilisés. "Pour l'avenir, nous voyons en tout cas un très grand potentiel pour l'utilisation de l'intelligence artificielle dans nos applications", conclut Johann Enthammer. C'est justement en combinaison avec l'IA que le traitement d'images ouvre un tout nouveau potentiel, notamment en termes d'efficacité, de précision et de qualité. Et grâce au large portefeuille d'IDS, il est possible de trouver la caméra qui convient à chaque application - pour des résultats d'une précision micrométrique.
