Carrier tape inspectie is in de semiconductor industrie vaak een laatste visuele controle voordat componenten naar de klant worden verzonden. De devices zijn op dat moment meestal al meerdere keren gecontroleerd. Denk aan inspectie na molding, markering, trimming, forming of elektrische test.
Toch wordt er vaak nog een extra inspectie gedaan wanneer de componenten in de carrier tape liggen. Dat is logisch, want tijdens het plaatsen in de tape kan er nog steeds iets misgaan. Een device kan verkeerd gedraaid liggen, een verkeerde variant kan in de tape terechtkomen, de marking kan slecht leesbaar zijn of een pin kan tijdens handling verbuigen.
Carrier tape inspectie is daarom meestal geen nauwkeurige procesmeting, maar een laatste controle op oriëntatie, juiste product, leesbaarheid en zichtbare handling schade.
Wat wordt er gecontroleerd?
Een veelvoorkomende controle is de oriëntatie van het device. In de praktijk wordt dit vaak gedaan via een pin 1 controle. De software zoekt dan naar een herkenbaar oriëntatiepunt, zoals een dot, uitsparing, markering of tekstpositie. Als dit kenmerk op de verkeerde positie ligt, is het device verkeerd in de carrier tape geplaatst.
Daarnaast wordt vaak gecontroleerd of het juiste type component wordt verzonden. Dit gebeurt meestal via OCR op de tekst op het package. Bij componenten die sterk op elkaar lijken, is dit een belangrijke eindcontrole.
Ook pinnen of leads kunnen op deze positie worden gecontroleerd. De exacte pinpositie, lengte of coplanariteit is vaak eerder in het proces al met een nauwkeuriger systeem gemeten. Bij carrier tape inspectie gaat het meestal om een praktische controle: is er tijdens het plaatsen in de tape geen pin zichtbaar verbogen of beschadigd?
Dat verschil is belangrijk. Je moet niet proberen om van een eenvoudige eindinspectie alsnog een nauwkeurig meetsysteem te maken, tenzij de mechanica, tapegeleiding, camera, lens en belichting daar ook echt op ontworpen zijn.
Camera keuze
De camerakeuze begint bij het kleinste detail dat betrouwbaar herkend moet worden.
Wanneer tekst gelezen of gecontroleerd moet worden, kijk je eerst naar de eisen van de OCR software. Hoeveel pixels moet een karakter minimaal hoog zijn? Hoeveel pixels zijn nodig voor de breedte van de karakters? Op basis daarvan bepaal je de benodigde resolutie op het object.
Als ook pinnen, randen of kleine beschadigingen beoordeeld moeten worden, bepaalt het kleinste kritische detail de praktische resolutie. Daarbij moet je niet alleen naar de theoretische pixelgrootte kijken. In de praktijk ligt het device niet altijd exact op dezelfde positie in de pocket. Er is speling in de carrier tape, er kan lichte beweging zijn en de triggerpositie heeft ook tolerantie.
Voor het herkennen van duidelijk verbogen pinnen is dat meestal geen probleem. Zulke fouten zijn vaak goed zichtbaar. Voor nauwkeurige lengtemeting of positiemeting van pinnen wordt het een ander verhaal. Dan moet de complete opstelling mechanisch en optisch veel strakker worden opgebouwd.
Field of view
Het field of view wordt meestal gekozen op basis van de afmetingen van de pocket in de carrier tape. Maak het beeldveld niet exact even groot als de pocket, maar geef enkele millimeters marge. De volledige pocket moet altijd in beeld zijn, ook wanneer de tape iets verschuift of de triggerpositie varieert.
Bij een bewegende tape moet je vooral letten op de richting van transport. De triggernauwkeurigheid bepaalt hoeveel extra marge je nodig hebt in die richting. Een te klein field of view geeft meer detail, maar minder procesmarge. Een te groot field of view geeft meer marge, maar kost resolutie.
De juiste keuze is dus altijd een compromis tussen detail en robuustheid.
Lenskeuze
Een hoge cameraresolutie heeft alleen zin als de lens die resolutie ook ondersteunt. De lens moet voldoende optische resolutie leveren voor de gekozen sensor en pixelgrootte.
Kijk hierbij niet alleen naar het midden van het beeld. Bij carrier tape inspectie kunnen tekst, pinnen en package randen ook richting de buitenkant van het beeldveld liggen. Juist daar zie je bij mindere lenzen vaak dat contrast en scherpte teruglopen.
In het datablad van een lens staat dit meestal in de MTF grafiek of als optische resolutie in lp/mm. Controleer vooral of de lens goed genoeg blijft in het gebied waar de kritische inspectiedetails liggen.
Een opstelling kan in het midden van het beeld prima lijken en toch onbetrouwbaar worden zodra de belangrijke details aan de rand van het beeld zitten.
Belichting
De belichting bepaalt vaak meer dan de camera. Zeker bij zwarte of donkergrijze packages, glanzende pinnen en reflecterende pocketwanden.
Een coaxiale belichting, zoals een CAS belichting, werkt vaak goed voor tekst, marking en pin 1 controle. De belichting is eenvoudig te monteren en geeft op veel packages voldoende contrast om tekst of een oriëntatiemarkering te detecteren. Voor OCR en pin 1 controle is dit vaak een goede eerste keuze.
Het nadeel is dat glanzende delen ook spiegelingen kunnen geven. Bij sommige carrier tapes zie je reflecties van pinnen of pin tips in de wand van de pocket. Voor alleen tekstcontrole is dat meestal niet erg. Voor pinlengte of pinvorm inspectie kan het wel storend zijn.
Een diffuse vierkante belichting zoals een DLS2 belichting kan dit beter oplossen. Het licht komt onder een hoek op het device, waardoor spiegelingen rustiger worden en de invloed van oppervlaktestructuur kleiner wordt. Tekst kan daardoor vaak stabieler zichtbaar worden en schade aan het package kan beter uitkomen.
Daar staat tegenover dat een pin 1 markering soms juist minder zichtbaar wordt. Een markering die met coaxiale belichting duidelijk contrast geeft, kan met diffuse schuine belichting bijna verdwijnen.
Eén of twee beelden
Welke belichting het beste is, hangt af van de inspectietaak.
Als OCR en pin 1 controle leidend zijn, is coaxiale belichting vaak logisch. Als reflecties, package schade of zichtbare pin schade belangrijker zijn, kan diffuse belichting beter zijn.
In sommige gevallen los je het niet goed op met één belichting. Dan is het beter om twee beelden te maken. Eén beeld met coaxiale belichting voor tekst en pin 1. Eén beeld met diffuse belichting voor oppervlak, pinnen en reflectiegevoelige details.
Dat maakt de inspectie iets complexer, maar het voorkomt dat je één belichting probeert te forceren voor inspecties waarvoor die eigenlijk niet geschikt is.
Praktische aanpak
Begin niet met de camera. Begin met de inspectievraag.
Moet alleen gecontroleerd worden of het device aanwezig is en goed ligt? Moet de tekst gelezen worden? Moet pin 1 gecontroleerd worden? Moeten pinnen alleen zichtbaar beschadigd worden herkend, of moet er echt gemeten worden? Moet ook schade aan het package worden gecontroleerd?
Pas daarna kies je de camera, lens, belichting, trigger en mechanische opbouw. Deze manier van werken sluit aan op hoe je een machine vision systeem praktisch opbouwt: eerst de toepassing vertalen naar beeld, resolutie, belichting en timing, en daarna pas de juiste componenten kiezen.
Gebruik bij voorkeur echte samples. Niet alleen goede producten, maar ook foutproducten. Verkeerd gedraaide devices, slechte marking, beschadigde packages en verbogen pinnen. Alleen dan zie je of de gekozen belichting en resolutie voldoende marge geven.
Een carrier tape inspectie lijkt vaak eenvoudig, maar kleine verschillen in tape, package materiaal, marking, reflectie en positie kunnen veel invloed hebben op de beeldkwaliteit.
Waar het in de praktijk op neerkomt
Carrier tape inspectie is een praktische eindcontrole. Je controleert of het juiste device in de pocket ligt, of de oriëntatie klopt, of de tekst leesbaar is en of er geen zichtbare schade is ontstaan tijdens handling of plaatsing in de tape.
De betrouwbaarheid zit niet alleen in de cameraresolutie. De combinatie van camera, lens, belichting, field of view, triggernauwkeurigheid en mechanische geleiding bepaalt of het systeem stabiel werkt.
Voor tekst, OCR en pin 1 controle is coaxiale belichting vaak sterk. Voor reflecties, oppervlak en zichtbare pin schade kan diffuse belichting beter zijn. Wanneer beide inspecties belangrijk zijn, is twee beelden maken vaak de meest robuuste oplossing.
Bij het selecteren van componenten voor een carrier tape inspectie opstelling moeten camera, objectief, belichting, trigger en mechanische geleiding samen worden gekozen. In veel gevallen is een praktische test met goede en afgekeurde samples de snelste manier om te bepalen welke opstelling voldoende procesmarge geeft. Machine Vision Shop kan u helpen bij het selecteren van de juiste machine vision componenten voor dit type inspectie, of u het systeem nu zelf wilt integreren of eerst de beeldkwaliteit wilt valideren met sample testen.
