3DS｜Tech News
Làm thế nào để việc kiểm tra kích thước có thể theo kịp chuỗi cung ứng chip AI? Từ các thẻ thăm dò đến các bộ phận chính xác, hãy cùng xem xét các ứng dụng
Sự phát triển không ngừng của trí tuệ nhân tạo (AI), điện toán hiệu năng cao (HPC) và chất bán dẫn tiên tiến không chỉ thúc đẩy nhu cầu về các chip hiệu năng cao như GPU, CPU và ASIC, mà đồng thời còn làm tăng yêu cầu về độ chính xác kích thước đối với các thẻ đo, chất nền IC, PCB, đầu nối và các linh kiện chính xác. Tuy nhiên, đối với nhiều nhà máy sản xuất, thách thức thực sự thường không chỉ là "đo lường chính xác", mà còn là:
- Sẽ mất bao lâu để đo một chi tiết có hàng chục hoặc thậm chí hàng trăm kích thước?
- Liệu các phép đo được thực hiện bởi các người vận hành khác nhau có cho ra kết quả nhất quán không?
- Mất bao lâu để người mới làm quen với các quy trình đo lường phức tạp?
- Với số lượng lớn các cuộc kiểm tra sản phẩm đầu tiên, kiểm tra ngẫu nhiên và kiểm tra theo lô, liệu nguồn nhân lực có đủ không?
- Nếu chi tiết gia công có bề mặt phản chiếu, đường viền không rõ ràng hoặc các chi tiết quá nhỏ, liệu các kỹ sư có còn cần phải điều chỉnh nhiều lần nữa không?
Do đó, trong những năm gần đây , các thiết bị đo hình ảnh bằng AI đã âm thầm trở thành một trong những thiết bị đo lường được quan tâm nhiều nhất tại các triển lãm sản xuất lớn như triển lãm tự động hóa và triển lãm bán dẫn .
Hệ thống đo hình ảnh GMS AI OMM của Cooltest Precision gần đây đã nhận được các câu hỏi tại các sự kiện cho thấy sự quan tâm ngày càng tăng từ các nhà sản xuất: liệu trí tuệ nhân tạo (AI) và tự động hóa có thể được sử dụng để làm cho việc đo kích thước, hiện đang phụ thuộc rất nhiều vào thao tác thủ công, trở nên nhanh hơn và ổn định hơn hay không?
OMM (Thiết bị đo quang học) là gì?
OMM (Máy đo quang học) là thiết bị đo không tiếp xúc, sử dụng hình ảnh quang học để xác định kích thước.
Thông qua camera độ phân giải cao, thấu kính quang học, hệ thống chiếu sáng và thuật toán xử lý hình ảnh, các kích thước hình học như chiều dài, đường kính, khoảng cách lỗ, góc, vị trí và hình dạng của chi tiết gia công có thể được đo. So với thước kẹp, kính hiển vi dụng cụ hoặc phép đo thủ công từng điểm, một trong những ưu điểm lớn nhất của phép đo hình ảnh là khả năng tự động hóa một lượng lớn các thao tác kiểm tra kích thước lặp đi lặp lại.
Đặc biệt đối với các chi tiết gia công có nhiều đặc điểm nhỏ, chẳng hạn như chất bán dẫn, mạch in PCB và các linh kiện điện tử chính xác, sự khác biệt về hiệu quả do "đo tự động" mang lại sẽ càng rõ rệt hơn khi một chi tiết cần xác nhận hàng chục hoặc thậm chí hàng trăm kích thước.
Công nghệ đo ảnh dựa trên trí tuệ nhân tạo thực sự giải quyết được vấn đề "con người" so với "hiệu quả".
Khi nhiều người lần đầu tiên nhìn thấy công nghệ đo lường hình ảnh bằng AI, họ thường nghĩ ngay rằng đó chỉ đơn giản là "phần mềm thông minh hơn".
Tuy nhiên, xét từ góc độ sản xuất, giá trị quan trọng hơn của AI thực chất là: ' giảm sự phụ thuộc vào kinh nghiệm của người vận hành trong việc đo lường'.
Phương pháp đo kích thước hình ảnh truyền thống yêu cầu đánh giá kích thước thông qua cạnh của hình ảnh, nhưng các chi tiết kim loại thường gặp phải các vấn đề như phản chiếu, độ tương phản thấp, vết xước, vết dầu hoặc đường viền không rõ ràng.
Đến thời điểm này, mỗi người có thể:
- Chọn các ranh giới khác nhau
- Sử dụng các vị trí đo khác nhau
- Điều chỉnh các nguồn sáng và thông số khác nhau
- Sự khác biệt trong phép đo phát sinh do kinh nghiệm vận hành khác nhau.
- Dòng sản phẩm GMS tuyệt vời nhất
Các thuật toán nhận diện hình ảnh và phát hiện cạnh tự động dựa trên trí tuệ nhân tạo hỗ trợ hệ thống xác định các đặc điểm hợp lệ và ranh giới đo lường, giảm thiểu việc điều chỉnh lặp đi lặp lại và diễn giải thủ công của người vận hành. Điều này cũng có nghĩa là công việc đo lường có thể dần chuyển từ "kỹ sư vận hành từng chiều một" sang:
Thiết lập chương trình đo → Đặt phôi → Tự động chụp ảnh → Tự động nhận dạng → Tự động đo → Xuất kết quả
Đối với các nhà máy sản xuất yêu cầu kiểm tra toàn diện, khoản tiết kiệm thực sự không chỉ nằm ở thời gian cần thiết cho một lần đo mà còn ở tổng số nhân lực cần thiết.
Quy trình đã chuyển từ "một người đo một chi tiết" sang "thiết bị tự động đo toàn bộ các kích thước".
Khi kích thước sản phẩm ngày càng phức tạp, hiệu quả đo lường thường không phụ thuộc vào thời gian đo một kích thước duy nhất, mà phụ thuộc vào số lượng chi tiết cần đo cho một sản phẩm hoàn chỉnh.
Ví dụ, một chi tiết cần độ chính xác cao có thể cần được kiểm tra đồng thời:
- Nhiều lỗ khẩu độ
- Khoảng cách giữa các lỗ
- Kích thước bên ngoài
- Chức vụ
- Khoảng cách giữa các tính năng
- Góc và đường viền
- Chiều cao và độ chênh lệch bậc thang
Việc hoàn toàn dựa vào các thao tác thủ công, từng bước một không chỉ tốn thời gian mà còn đòi hỏi lượng nhân lực đáng kể từ các bộ phận đảm bảo chất lượng và kỹ thuật. Với các máy đo gốc (OMM) hoàn toàn tự động, các chương trình đo có thể được lập trình sẵn, cho phép thiết bị tự động hoàn thành việc đo các vị trí và kích thước khác nhau theo một đường dẫn đã định. Do đó, vai trò của thiết bị đo hình ảnh trong quy trình sản xuất đang dần chuyển từ một "công cụ đo lường" đơn thuần sang thiết bị kiểm tra chất lượng tự động .
Giải quyết tình trạng thiếu hụt lao động và cung cấp đào tạo cho công nhân lành nghề cũng là một giải pháp.
Ngành công nghiệp chế tạo chính xác của Đài Loan hiện đang đối mặt với vấn đề phổ biến là khó khăn trong việc tìm kiếm kỹ thuật viên lành nghề am hiểu về thiết bị đo lường. Đo lường chính xác truyền thống thường đòi hỏi thời gian dài tích lũy kinh nghiệm vận hành, và nhân viên mới phải làm quen với nhiều điều kiện đo lường khác nhau.
- Bản vẽ kỹ thuật
- Định nghĩa kích thước
- Vị trí đo
- Phương pháp chọn điểm
- Điều chỉnh nguồn sáng
- Xác định các bất thường trong phép đo
Khi các kỹ sư kỳ cựu nghỉ việc hoặc dây chuyền sản xuất mở rộng nhanh chóng, khả năng đo lường dễ dàng trở thành điểm nghẽn. Một giá trị khác của các chương trình đo lường và tự động hóa hình ảnh bằng AI là chúng có thể "lập trình" các phương pháp đo lường của các kỹ sư kỳ cựu. Sau khi nhân viên giàu kinh nghiệm thiết lập các chương trình đo lường tiêu chuẩn, các nhân viên vận hành sau này chỉ cần đặt phôi theo quy trình chuẩn và thực hiện phép đo, điều này có thể giảm đáng kể sự khác biệt trong thao tác giữa các nhân viên khác nhau.
Điều này có lợi cho việc: giảm bớt rào cản đào tạo cho nhân viên mới, giảm thiểu sai sót của con người và thiết lập các quy trình kiểm tra tiêu chuẩn hóa.
Tất cả chúng đều có giá trị thực tiễn.
Ứng dụng trong ngành bán dẫn: Thẻ thăm dò và linh kiện kiểm tra chính xác
Các thẻ thăm dò là một giao diện kiểm tra quan trọng trong việc kiểm tra wafer, sử dụng nhiều đầu dò nhỏ để tiếp xúc với các điểm tiếp xúc hoặc gờ trên wafer. Với sự phát triển không ngừng của AI, HPC, GPU, CPU cao cấp và chip ASIC, các thẻ thăm dò cũng đang phát triển theo hướng có khoảng cách giữa các đầu dò nhỏ, mật độ cao và độ chính xác cao .
Do đó, các quy trình sản xuất, lắp ráp và kiểm tra chất lượng liên quan có thể bao gồm:
- vị trí đầu dò
- Bước thăm dò
- đường kính ngoài của đầu dò
- Sắp xếp
- Kích thước cấu trúc
- Chiều cao và độ chênh lệch bậc thang
Khi thẻ thăm dò có nhiều đặc điểm vi mô lặp đi lặp lại, khả năng thu thập nhanh chóng một lượng lớn thông tin kích thước trở thành một kịch bản ứng dụng rất phù hợp cho phép đo hình ảnh. So với việc kiểm tra thủ công từng điểm một, phép đo hình ảnh tự động có thể giúp các kỹ sư thiết lập dữ liệu kích thước nhanh hơn, đồng thời giảm bớt gánh nặng nhân lực do số lượng lớn các thao tác kiểm tra lặp đi lặp lại.
Từ mạch in (PCB) và chất nền mạch tích hợp (IC) đến các linh kiện điện tử chính xác, đều có những khó khăn chung trong quá trình đo lường.
Bên cạnh các thẻ kiểm tra, còn có nhiều bộ phận khác trong chuỗi cung ứng chất bán dẫn và máy chủ AI cần được xác minh kích thước chính xác, chẳng hạn như PCB, chất nền IC, đầu nối, các bộ phận dập chính xác, các bộ phận CNC, các bộ phận cơ khí và nhiều linh kiện vi điện tử khác nhau.
Các nội dung kiểm tra phổ biến bao gồm:
- Khẩu độ và khoảng cách
- Khoảng cách đệm hoặc khoảng cách kết cấu
- Kích thước bên ngoài
- Mức độ vị trí đặc trưng
- Đường viền chính xác
- Chiều cao và độ chênh lệch bậc thang
Các bộ phận này có những đặc điểm chung: nhiều tính năng, kích thước nhỏ, nhiều hạng mục đo lường và số lượng lớn các thao tác kiểm tra lặp đi lặp lại. Do đó, đối với chuỗi cung ứng bán dẫn hoặc AI, giá trị của AI OMM không chỉ nằm ở việc giới thiệu một thiết bị đo lường mới, mà còn ở việc xem xét lại những nhiệm vụ đo lường lặp đi lặp lại nào có thể được tự động hóa bằng thiết bị đó.
Cooltest GMS AI OMM: Đưa việc đo lường hình ảnh tiến xa hơn hướng tới tự động hóa.
Dòng sản phẩm CoolMeasure GMS dựa trên công nghệ đo hình ảnh tự động, với hệ thống quang học độ phân giải cao, động cơ tuyến tính và thuật toán tự động nhận diện cạnh được hỗ trợ bởi trí tuệ nhân tạo (AI). Tùy thuộc vào nhu cầu đo lường, thiết bị cũng có thể được trang bị các phương pháp cảm biến như kính hiển vi quang phổ đồng tiêu, laser hoặc giao thoa ánh sáng trắng, mở rộng khả năng đo từ kích thước mặt phẳng XY sang các đặc điểm hình học khác nhau như chiều cao, độ chênh lệch bậc thang và đường viền. Tuy nhiên, trong sản xuất thực tế, điều thực sự đáng đánh giá không phải là thông số kỹ thuật của một thiết bị duy nhất, mà là liệu nó có thể chuyển đổi quy trình kiểm tra kích thước hiện tại vốn tốn nhiều nhân lực thành một quy trình đo lường tự động nhanh chóng, ổn định và có thể lặp lại hay không.
Trong kỷ nguyên trí tuệ nhân tạo, không chỉ các quy trình sản xuất được tự động hóa mà cả khâu kiểm tra chất lượng cũng đang dần được tự động hóa.
Trước đây, khi thảo luận về sản xuất thông minh, nhiều công ty thường nghĩ ngay đến cánh tay robot, hệ thống xử lý tự động và kết nối dây chuyền sản xuất. Tuy nhiên, với tốc độ gia tăng liên tục của các quy trình đầu nguồn, nếu khâu kiểm tra chất lượng cuối nguồn vẫn phụ thuộc nhiều vào thao tác thủ công, thì việc đo lường có thể trở thành nút thắt cổ chai mới đối với năng lực sản xuất. Tại các triển lãm tự động hóa và bán dẫn gần đây, rõ ràng là thị trường đang bắt đầu tập trung vào việc tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI), tự động hóa và đo lường chính xác.
Thiết bị đo hình ảnh OMM AI chính xác cao Cooltest gần đây đã được trưng bày tại nhiều triển lãm khác nhau, bao gồm Triển lãm Công nghệ Đường bộ, Triển lãm Tự động hóa và các triển lãm liên quan đến chất bán dẫn, và đã nhận được nhiều yêu cầu từ khách hàng trong chuỗi cung ứng gia công chính xác, điện tử và chất bán dẫn. Điều này phản ánh vấn đề thực tế mà ngành công nghiệp sản xuất đang phải đối mặt: khi sản phẩm ngày càng chính xác hơn và số lượng hạng mục kiểm tra tăng lên, nhưng nguồn nhân lực kỹ thuật lại không tăng theo, thì quy trình đo lường cần phải được tự động hóa.
Nếu bạn đang đánh giá các phép đo kích thước của thẻ thăm dò, PCB, chất nền IC, linh kiện bán dẫn hoặc các chi tiết gia công chính xác khác, bạn có thể mang theo các chi tiết thực tế và bản vẽ, và nhóm kỹ sư của Malu Technology sẽ hỗ trợ đánh giá các phương pháp đo lường và cấu hình tự động hóa phù hợp.