見て、合わせて、配置する

精密ビジョンシステムがマイクロLEDボンディングおよびHBMパッケージングを強化

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マイクロLEDディスプレイや高度な半導体部品が小型化と効率化の限界に挑戦する中、製造における精度と可用性が重要になっています。最先端技術を持つ企業、Micraft Systems Plusは、これらの要求に応える2つの革新的なシステムを開発しました：uLEDレーザー溶接機とHBM高精度ダイボンダーです。両システムともに IDS Imaging Development SystemsのUSB 3 uEye CPシリーズ産業用カメラを採用し、最高の精度、速度、プロセス制御を実現しています。このシステムは、すでにアジアのエレクトロニクス市場で大量導入されています。

アプリケーション 1：20MP USB 3 uEye CP カメラによるマイクロ LED 転送とレーザー溶接
uLEDレーザー溶接機は、G4.5およびG6ガラスパネルを含む大面積基板へのマイクロLEDの高速かつ高精度な溶接を目的として設計されています。レーザー溶接は熱的・機械的ストレスを最小限に抑えるため、数千個の小型部品を同時に扱う際に特に必要とされます。
まず、事前位置合わせのためのグローバルレファレンスマークを捕捉したり、基板の概略位置をマシン座標系内で決定するためにカメラが使用されます。この位置データはモーションコントロールシステムに伝送され、このデータに基づいて高精度なモーションコントロールを実現します。座標の繰り返し精度は約±1 µmになります。



IDSのUSB 3 uEye CP産業用カメラを採用した高精度ダイボンディング用自動化生産セル。カメラベースの基板アライメントと品質管理を実現

調整が完了すると、チップは極めて高い精度で位置合わせされ、転送されます。微調整のため、カメラはフィデューシャルマークを捉え、リアルタイムでサブマイクロメートルの基板アライメントが可能になり、必要に応じてダイナミック回転補正を実施します。アライメント結果はモーションコントロールシステムに送信され、ステージの位置と角度が調整し、各Micro-LEDがターゲット位置に完璧に一致するようにします。1時間あたり最大1,000万チップの処理速度を実現し、このシステムは卓越した精度と高い生産効率を両立しています。これはスケーラブルな 大量生産における重要なパフォーマンス指標（KPI）です。
カメラは自動的に所定のエリアに移動するため、オペレーターは最初にインライン視覚検査（チップの配置確認、傾きの検出、物理的損傷や配置誤りのチェックなど）を実施できます。



IDSのUSB 3 uEye CP産業用カメラはMSPのuLEDレーザー溶接機の鋭い目です

複雑な画像処理タスク向けのカメラ技術
IDS の USB 3 uEye CP カメラは、uLEDレーザー溶接機の目です。Micro LEDワークフローを通して、組み込まれているIDS製 U3-3800CP-M-GL Rev.2.2 カメラ2台が複数の重要な工程をサポートします：

• ドナーウェーハの検査（移送前）：カメラは亀裂やユニットの欠落などの欠陥を検出し、機能するMicro LEDチップのみが選択されるようにします。
• アライメントと配置（一括移送中）：カメラは基板とダイ上のアライメントマークとフィデューシャルを識別します。そのデータはモーションコントロールシステムに送信され、サブミクロンの配置精度を実現します。
• 移送後の検査：カメラは各Micro LEDが正確に配置され、傾き、損傷、または配置ミスがないことを確認します。
• 修理とリワーク：必要に応じて、カメラはピックアンドプレイスシステムをガイドし、個々のチップを正確に交換します。

「ノイズレベルが低く、非常に高解像度の画像により、細部まで正確に捉えることができます」と、IDSのAPAC 南東地域エリアセールスマネージャー、Damien Wangは説明しています。SonyのSTARVISシリーズからUSB3 Vision産業用カメラU3-3800CP Rev.2.2に搭載された光感度型IMX183ローリングシャッターCMOSセンサーは、2.4 µmのピクセルサイズで20.44 MP（5536 x 3692）の解像度を実現し、最大19.8 fpsの優れた画質を提供します。

アプリケーション 2：HBM ダイボンディングと12MP USB 3 uEye CP カメラ
2 つ目のシステム、 HBM High-Accuracy Die Bonderは、特にHBM（高帯域幅メモリ）アプリケーションにおけるダイの垂直積層にミクロン単位の精度が求められる高度な半導体パッケージング向けに設計されています。

ここで、IDSのU3-3890CP-M-GL Rev.2.2カメラ2台がダイとボンディングパッドの位置を検出、配置ユニットに正確な座標を提供し、各コンポーネントの正確な配置を可能にします。「IDSカメラは、当社のHBM装置の アライメントシステムにも使用されています。チップとターゲット基板の位置を特定し、この情報をモーションコントロールシステム用の座標に変換して、正確な位置決めとアライメントを実現します」とメーカーは説明しています。制御ユニットはこれらの座標を使用してサブミクロンの精度で配置をガイドし、高密度パッケージングにおける均一な結果を保証します。

インライン検査では、各ボンディングの配置精度、アライメントの整合性、および損傷の有無を検査します。高密度メモリスタックでは、わずかなアライメントのずれでも電気的または熱的な問題を引き起こす可能性があるため、精密なビジョンが必須となります。



IDSのU3-3890CP-M-GL Rev.2.2カメラ2台がuLEDチップの位置を検出

正確なダイボンディングのためのセンサー性能
U3-3890CP Rev.2.2は、ローリングシャッターCMOSセンサーIMX226を搭載しています。SonyのSTARVISシリーズの12.00 MPセンサー（4000 x 3000 px、ピクセルサイズ1.85 µm）は、卓越した光感度と低ノイズレベルで優れた性能を発揮します。フル解像度時では、33.2 fpsのフレームレートを実現。高速で精密なプロセスに最適です。IDSカメラを組み込むことで、このシステムは高い繰り返し精度と長期的なプロセスの安定性を実現し、複雑な 2.5D および 3D パッケージング アプリケーションに最適です。

ビジョンテクノロジーの中核：IDS uEye CP カメラ
必要な速度と精度を実現するため、両システムともにIDSのuEye CPカメラシリーズを採用しています。これらのコンパクトなカメラ（29 × 29 × 29 mm）は産業用環境向けに設計されており、耐久性のあるマグネシウム製筐体、グローバルシャッターCMOSセンサー、およびUSB3 Visionインターフェースを備えています。STARVISシリーズ BSI（バックサイドイルミネーション）技術により、両センサーは低照度環境下でも高精度の結果が求められるタスクに最適です。高解像度で低ノイズのイメージングにより、アライメントマーク、マイクロチップの位置、はんだバンプ、ボンディング後の接合品質などを、サブミクロンレベルでも信頼性高く検出可能です。

特に重要なのは、高速フレームレートと最小限の遅延により、モーションコントロールシステムとのシームレスな連携を実現し、リアルタイム画像データを提供して迅速な調整を可能にする点です。また、これらのカメラは半導体工場で不可欠な24時間365日の連続稼働をサポートする強力な熱信頼性も実証しています。スタンバイモードではアイドリング時の電力消費を最小限に抑え、エネルギー効率に貢献するため、長期使用に適した環境に優しい産業用カメラです。

IDSの包括的なソフトウェアSDKにより、組み込みと現場での校正が簡単になり、uEye CPはパッケージングプロセスにおける精度とスループットの基盤となるソリューションとして役立ちます。

カスタマーメリット：スケーラブルな精度と効率の向上
IDSビジョンテクノロジーを両プラットフォームに組み込むことで、同マシンメーカーはプロセス精度、繰り返し精度、信頼性を大幅に向上させました。エラー率が低下し、セットアップ時間が短縮され、全体的な製造効率が向上しました。これにより、Micro-LEDディスプレイと先進的な半導体パッケージングの両分野で強力な競争優位性を確立しました。

両システムは既に台湾とアジアの主要メーカーで採用されており、ドイツ製ビジョンテクノロジーが最先端のオートメーションシステムとシームレスに統合され、現代の生産ニーズに対応する能力を実証しています。

今後の展望
半導体製造市場、特に精密オートメーション分野では急速に発展しており、これに伴い現代の産業用カメラに対する要件も進化しています。「顧客はこれまで以上に高解像度、コンパクト、そして絶対的な信頼性を備えたソリューションを求めています」とDamien Wangは述べます。高解像度へのトレンドはイノベーションの主要な原動力となっています。複雑なオートメーションタスクには、鮮明で詳細な画像が不可欠です。シャープで詳細な画像は、複雑なオートメーションタスクに欠かすことができません。同時に、過酷な動作条件下での安定した性能は、今や当然の要件となっています。「多くのアプリケーションでは、連続的で中断のない動作が求められます。そのため、当社の焦点はますます、過酷な環境下でも信頼性高く動作するカメラの開発にシフトしています」と、Micraft Systems Plusの担当プロジェクトマネージャーは強調します。もう一つのトレンドは、ますます進む小型化です。近年のシステムではスペースが限られていることが多いため、性能に妥協することなく、コンパクトなフォームファクターを備えた産業用カメラの重要性が高まっています。

これらの動向に対応するため、製品ラインナップは戦略的に拡大され、技術的な要求の高まりに伴って適応されています。

画像の権利: Micraft System Plus Co., Ltd
© 2025 IDS Imaging Development Systems GmbH

カメラ


uEye CP - 驚きの速さ、パワフル、将来性抜群
カメラファミリー: uEye CP

使用されたモデル:
U3-3800CP-M-GL Rev.2.2
U3-3890CP-M-GL Rev.2.2

クライアント


MSP+は、革新的な技術と自動化によってあらゆる課題に取り組み、Mini/icro LED業界の未来を形作っています。包括的で技術主導のアプローチにより、製造における精度、効率性、拡張性を確保し、品質と性能の新たな基準を確立しています。
www.micraftsp.com

著者
Silke von Gemmingen
Communication Specialist - Corporate & Product
IDS Imaging Development Systems GmbH
Dimbacher Str. 10
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