摘 要：越来越多的半导体产品取消了封装的工艺，而是将晶片直接切割，卷带包装后进行销售。这就对产品质量提出了新的挑战。划伤，裂纹，污染是常见的表面缺陷，然而卷带包装机的图像识别系统往往不足以应对DIE sale产品的高质量要求，这就需要新的图像识别系统来补充。

简介：在本论文中我们选择了一种DIE sale 产品和常用的卷带包装机的图像处理系统进行了详细的分析。介绍了新引进的图像处理软件LabVIEW，对基于LabVIEW新设计的软件的工作原理进行了详细说明和介绍。

1.卷帶包装机的图像识别原理分析

2.芯片表面诙谐度分析

3.图像处理软件的选择

4.新设计图像的原理

5.总结

1 卷带包装机的图像识别原理

卷带包装机是半导体领域常用的一种设备，主要的功能就是将已经molding完成的芯片进行卷带包装。在包装的同时会用图像处理软件对被包装的产品的外观进行检查。筛选出不合格产品。目前越来越多的半导体产品采用了DIE sale的方式，也就是不进行die bond/wire bond/molding， 而直接进行卷带包装。所以传统的卷带包装机的图像识别系统就显得力不从心。

目前使用的设备的图像处理的原理分为两种，一种是计算出每个DIE平均诙谐度，以此灰度值为基础和offset的设置来判断白缺陷和黑缺陷。另一种是将正常的物料的每个像素点保存作为Golden sample， 将包装过的每颗物料和golden sample进行对比，超过设置值的会被筛选出来。第一种图像处理的原理只能是针对表面图案比较少的产品，对表面图案较多的芯片要对灰度对比度比较大的区域分别进行判断，在判断灰度值较低的区域时将灰度值较高的位置挡住，在判断灰度值较高的区域时将灰度值较低的区域挡住。这就使高灰度和低灰度交界处形成了真空地带，因为交界地带很容易被误杀。第二种图像处理的原理是将产品逐一和Golden sample进行对比，是比较不错的比较方法，但对于物料表面灰度值差异比较大的产品还是不能很好的覆盖。

2 芯片表面诙谐度分析

下图是一片晶圆上的每颗DIE的平均灰度值的分布图，从图中我们可以看出一片晶圆上的每颗DIE的平均灰度值的差异很大。平均灰度值从100～159不等。这是由于 FAB厂的制作工艺问题造成的，产品表面膜的厚度的微小差异造成了在相同光线下反光的不同。在卷带包装机的同轴光和斜轴光的设置一定后，同一片晶圆上DIE的诙谐度的差异在50多，这就给本来就能力不足的机器 造成了更大的难题。因表面灰度值差异很大就不能使用一个比较严的控制参数来控制，否则会带来大量的误杀。这就带来了质量隐患，而要FAB厂改进工艺是一个耗时耗力的庞大工程，所以为了控制质量，我们将卖给客户的每一颗物料都进行了图像的采集，引用其他图像处理软件来重新进行检查来确保产品质量。

3 图像处理软件的选择

LabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发，类似于C和BASIC开发环境，但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。 LabVIEW软件是NI设计平台的核心，也是开发测量或控制系统的理想选择。 LabVIEW开发环境集成了工程师和科学家快速构建各种应用所需的所有工具，旨在帮助工程师和科学家解决问题、提高生产力和不断创新。

LabVIEW的优势

（1）功能强、性价比高、开放性（可扩充性）好；充分利用计算机丰富的软硬资源。仪器功能可通过软件灵活设计（基于相同的硬件，通过软件设计可实现不同的虚拟仪器）。仪器升级方便，性价比高（一机多用）。ü基于计算机网络技术，可实现“网络化虚拟仪器”。

（2）操作方便；通过图形用户界面（GUI）操作虚拟仪器面板。

（3）硬件模块化、系列化；基于仪器总线技术，设计出模块化、系列化硬件。

所以在此应用中选用LabVIEW作为图像处理开发环境。

4 图像处理软件的应用

1.图片的保存：通过机器设置将包装过的每一颗DIE都留存一张图像，将照片存放在offline的计算机上。方便用LabVIEW对其进行分析处理。

2.图像的处理原理：我们采用前文提到过的第二种方法进行图像处理，将人认为是好品的DIE的每个像素都提取出来作为Golden sample，将包装过的每张DIE的每个像素提取出来与golden sample进行对比筛选出问题物料。由于产品的表面诙谐度的差异很大，所以根据不同灰度区间制作了20个golden samples。在计算每一张物料的照片时，先计算该颗物料的表面平均灰度值，然后根据平均灰度值选择golden sample进行对比。大大降低了误判率。确保的芯片的质量。

5 总结

通过LabVIEW图像处理软件的应用，弥补了卷带包装机图像软件能力的不足，同时LabVIEW能够快速自由的搭建平台，同时又弥补了由于芯片表面颜色不同带来的问题。

新的图像处理软件的引入，为DIE sale产品质量提供了更高的保障，减少了客户抱怨。

作者简介

于跃（1986-），男，天津市，助理工程师，研究方向：半导体测试。