一、行业背景

半导体封装技术是现代电子工业的核心技术之一，伴随着科技的持续进步，封装技术也在快速迭代，涵盖了各种先进工艺和新材料，大致可以分为传统封装和先进封装。

引线键合（Wire-bonding）是传统封装方式中至关重要的一项；而凸点互连（Bumping）、则是先进封装中的重要工艺。引线键合是通过细小的金属线将芯片上的焊盘连接到封装内的引脚上，适用于多种封装类型，如引线框架（Lead Frame）和陶瓷封装（Ceramic Package）。这种工艺技术成熟、成本较低，是应用最为广泛的封装方法之一，但其互连密度和电气性能较Bumping有所限制。相较之下，凸点互连（Bumping）工艺通过在芯片焊盘上形成微小的金属凸点，再通过翻转芯片与基板进行电气连接。这种方式适用于球栅阵列封装（BGA）、倒装芯片（Flip-Chip）和芯片级封装（CSP），能够提供更高的互连密度和更好的电气性能，在高性能计算和移动设备中得到了广泛应用。

二、需求描述

无论是引线键合（Wire-Bonding）还是凸点互连（Bumping），其封装过程中任何一根线或一个点失效，都将导致整个芯片报废。

Wire-bond工艺中，常见的缺陷有焊球缺陷、焊线缺陷、芯片缺陷三大类，具体如：球重叠、球偏、球尺寸等；焊线交叉、少线、多线、紧线、塌线等；芯片脏污、划痕、崩边等。Bumping工艺中，通常的检测项有：球的正位度、平面度、球尺寸等。

图1 Wirebond典型检测项

图2 Bumping典型检测项

面对半导体产能需求的不断增加和半导体封装工艺的高要求，AOI视觉检测技术（Automatic Optical Inspection，自动光学检测）在半导体制造流程中的重要性日益凸显。针对半导体封装行业的AOI视觉检测技术，2D视觉凭借其优异稳定表现，已经解决了很多种类的缺陷检出。但由于缺少深度信息，半导体封装视觉检测中涉及到立体空间检测的需求2D技术已然无法满足。随着生产技术的飞速进步，产能和良率的不断攀升，对AOI检测技术的要求也日益严格。从最初的人工目检到2D AOI检测设备的广泛应用，再到如今对3D检测技术的迫切需求，检测手段在不断地迭代升级。奕目科技作为3D视觉检测领域的领先供应商，积极与各大设备厂商紧密合作，为各大半导体封测工厂提供了先进的3D光场AOI检测设备。奕目的光场检测方案具备卓越的检测能力，能够覆盖绝大多数检测功能，不仅支持产线随线（全检）检测，还适用于抽样检测，以满足不同场景下的检测需求。

三、线扫光场技术简介

光场（Light Field）技术本身是获取空间中光线的集合和这些光线的方向等信息，光场相机可以将这些信息通过算法生成平面图像的同时生成3D图像。奕目科技将该技术用于金线检测，达到了满足2D检测的同时满足3D检测功能，与此同时检测效率可达20000UPH（Unit per Hour），精度可达微米水平。

常规的面阵光场相机为VA系列，线扫光场相机为VL系列。

线扫光场则是基于光场技术及线阵相机两种技术特点，具备光场相机抗遮挡的特点，同时满足高效率检测的光场相机，优势合二为一。在原有的面阵光场技术下，景深和精度都有着显著提升，可适配类似bumping封装检测精度要求高同时效率也要求极高的场景。

详解线扫光场相机，与常规光场相机内部相近，具备微透镜形态玻璃结构，通过该设计可以采集到不同角度的光线，采集到的图像经过光场算法可以得到3D重建的图像。原理上与常规光场相机无异，设备使用上与线扫相机相近。

由于线扫光场相机的光学设计，可极大程度地减少特定角度遮挡的影响，对于生产过程中的3D检测需求，极大地增加了可适配性，为满足产线需求、检测维度的上升提供了相应的技术模块。另外，光场相机具有一体化，结构简单化的特点，也为设备结构的设计难度减负，提升生产效率。

四、方案及成像效果

延续着奕目光场相机VA6H系列在金线检测的优势，线扫光场相机VL在金线检测领域也有着不错的表现。经测试验证，可以覆盖不同芯片类型的金线（wire-bonding）线形及轮廓产品特征，精度高于面阵光场相机，检测效率远高于面阵光场相机，并且高于产线生产效率。

图3 面阵光场相机VA系列，金线3D点云图像

图4 线扫光场相机VL系列，金线3D点云图像

在凸点互连（Bumping）检测方面，针对超小焊球（10μm外观尺寸级别）精度水平可达亚微米级别，检测效率与在线工艺设备齐平。

线扫光场相机（VL系列）真正意义上地做到了满足3D半导体在线检测水平，并将检测能力提升了一个维度，为产业赋能。

（奕目（上海）科技有限公司 肖杰超）