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專家專欄 · 2026/04/30

半導體機器視覺應用與設備選型
晶圓對位、DPM 讀取與封裝檢測方法

半導體製程從晶圓製造、封測到模組組裝,每一站都對精度與良率有極高要求。機器視覺已是半導體產線不可或缺的一環:晶圓對位、雷射打標讀取、晶片表面瑕疵、機械手臂引導都需要視覺系統。

作者:VSK 威視康技術團隊 發布:2026/04/30 更新:2026/05/23

半導體晶圓對位、DPM 讀取、AI 瑕疵檢測 7 大 Cognex 應用方案。

相關示範影片:查看 Cognex VIDI_Read 讀取工具介紹 完整介紹

類似應用參考

半導體製程從晶圓製造、封測到模組組裝,每一站都對精度與良率有極高要求。機器視覺已是半導體產線不可或缺的一環:晶圓對位、雷射打標讀取、晶片表面瑕疵、機械手臂引導都需要視覺系統。

半導體業機器視覺檢測完整指南|晶圓對位、DPM 讀取、AI 瑕疵檢測 Cognex 方案 - VSK 威視康 Cognex 官方 PSI 整合商

半導體業視覺檢測的特殊挑戰

半導體業跟一般製造業的視覺檢測差異主要在三點:

1、精度要求極高:晶圓定位、晶片對位常常要到微米級,傳統 2D 視覺需要搭配高解析鏡頭與精準光源

2、條碼類型特殊:晶圓承載盤、晶片上的 DPM(Direct Part Mark)多為雷射打標、化學蝕刻或機械刻印,傳統雷射條碼掃描器讀不到

3、環境純淨度:Class 100/1000 指無塵室空氣潔淨等級;設備須評估運轉時的粒子釋出,並依廠內要求確認散熱、震動與靜電

7 大半導體視覺檢測應用

應用 常見場景 推薦 Cognex 機型
1. 晶圓承載盤條碼讀取 FOUP/FOSB 上的 1D/2D 條碼追溯 DataMan 280 載具標籤讀碼配置
2. 晶片 DPM 讀取 晶片表面雷射打標、化學蝕刻碼 DataMan 380/470 含 DPM 工具
3. 晶圓對位與定位 機械手臂搬運前對位、Notch 識別 In-Sight 3800 含 PatMax 定位演算法
4. 晶片外觀瑕疵檢測 邊緣破角、表面汙染、刮傷 VisionPro ViDi Analyze 深度學習
5. 晶片封裝後檢查 BGA 球柵、引線完整性、包裝面外觀 In-Sight 7000 / 8900 + ViDi
6. Tray 盤間距與位置量測 晶片放置定位偏移、缺件偵測 In-Sight 9912 高速量測
7. 3D 平整度量測 晶片共面性、封裝厚度量測 L68 系列 微米級線雷射

各應用詳解

1、晶圓承載盤條碼讀取

FOUP(Front Opening Unified Pod)與 FOSB 是晶圓在無塵室移動的承載容器,每個都貼有 1D/2D 識別碼。載具上的 1D/2D 標籤可依碼制與取像條件評估 DataMan 280;In-Sight 1740 系列則用於晶圓表面的 Wafer ID OCR、T7 DataMatrix 與條碼讀取。

資料來源:Cognex In-Sight 1740 系列型錄,晶圓讀取用途與通訊規格。

2、晶片 DPM 讀取

晶片本體的識別碼通常是雷射打標(Laser Mark)、化學蝕刻(Chemical Etch)或機械刻印(Dot Peen),這些碼對比度低、表面反光、有時還有矽油殘留。Cognex DataMan 系列的 DPM 演算法(搭配適當光源環)能在這類嚴苛條件下穩定讀取。

3、晶圓對位與定位

晶圓在機械手臂搬運前需要識別 Notch 凹槽(晶向標記)並做精準對位。Cognex In-Sight 內建的 PatMax 幾何定位演算法即使工件旋轉、縮放、部分遮擋仍能精準定位,對位精度可達次像素級。

4、晶片外觀瑕疵檢測

晶片邊緣破角、表面汙染、刮傷這類瑕疵類型多樣、不規則,傳統規則式視覺難以窮舉。Cognex VisionPro ViDi 的 Analyze 工具學一批合格品就能找出異常,是半導體業 AOI(Automated Optical Inspection)的主流方案。

5、晶片封裝後檢查

封裝後 BGA 球柵狀焊點完整性、引線是否歪斜、包裝面有無破損都需要視覺檢查。In-Sight 7000 / 8900 配合 ViDi 深度學習能同時做尺寸量測 + 外觀判定,符合封測廠 SPC 要求。

6、Tray 盤間距與位置量測

晶片放置在 Tray 盤格中,每格位置必須對準才能讓自動化機械手臂順利取放。In-Sight 9912 高速處理能力可在輸送帶速度下逐 Tray 量測間距偏移與缺件,產線連續運轉。

7、3D 平整度量測

晶片共面性、封裝厚度需要微米級高度量測。Cognex L68 系列微米級精度線雷射位移感測器在連續移動的晶圓或工件上掃描出 3D 高度圖,是 2D 視覺無法替代的。

★ 延伸閱讀

深入了解各機型差異,可參考下列完整選型指南:

• Cognex DataMan 全系列比較(70 / 80 / 280 / 380 / 470 / 580 等)

• Cognex In-Sight 系列完整比較(2800 / 3800 / 7000 / 8900 / 9000)

• Cognex ViDi 8 大應用情境完整指南

• Cognex 3D 雷射視覺完整比較

半導體視覺整合由威視康陪您完成

威視康有限公司(VSK Technology Co., Ltd.)是美商康耐視 Cognex 官方授權的 PSI 認證系統整合商暨授權代理商,深耕台灣半導體產業視覺整合多年。我們提供:

1、無塵室規格機型評估:依 Class 100/1000 潔淨要求評估相機、鏡頭、線材與安裝機構,配合廠內粒子釋出驗證

2、SECS/GEM 整合:將視覺檢測結果整合進半導體業標準通訊架構

3、免費需求評估:用您實際的晶圓/晶片樣品做 DPM 讀取率與精度報告

4、原廠技術支援:直通 Cognex 工程團隊,符合半導體業嚴格驗證流程

5、長期維護:軔體更新、料號擴充、SPC 稽核資料留存

半導體製程關鍵視覺檢測點(VSK 工程觀點)

半導體製程從晶圓進廠到封裝出貨涵蓋眾多工序,視覺檢測在以下節點扮演關鍵角色:(1) 晶圓 ID OCR(D900 + ViDi Read);(2) 晶圓對位(VisionPro PatMax / PatMax-AI);(3) IC 載板 DataMatrix DPM(DataMan 280 / 380);(4) BGA/CSP/Flip-chip 共面性(3D-A5000,精度〔以 Cognex datasheet 為準〕);(5) 晶圓/載板瑕疵分類(ViDi Classify);(6) Wafer Map 自動標記與客戶端 MES 整合。

客戶痛點 vs 解法:晶圓 ID OCR 讀取率不足 → D900 + ViDi Read;IC 載板 OCR 跟不上速度 → DM370/380 同步觸發 + IDMax;瑕疵類型每批新增 → Edge Learning(IS3800)+ ViDi Classify;微米級精度對位需求 → 3D-A5000 + VisionPro PatMax 3D。

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延伸閱讀

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FAQ · 常見問題

關於本主題的常見問題

晶片上的 DPM 條碼(雷射打標/化學蝕刻/機械刻印)為什麼一般條碼掃描器讀不到? +
DPM 條碼對比度低、表面反光、有時還有矽油殘留,傳統雷射條碼掃描器無法穩定讀取。Cognex DataMan 380 / 470 系列的 DPM 演算法針對這類嚴苛條件做了專門優化,搭配適當光源環可在低對比、反光、殘膠條件下穩定讀取〔讀取率以實際樣品實測為準〕。
晶圓 Notch 對位、Wafer ID OCR 讀取率怎麼提升? +
晶圓對位可依機型使用 PatMax 幾何定位;Wafer ID 先評估 In-Sight 1740 系列專用讀碼器。非標準字元若改用 In-Sight D900 的 ViDi Read,須依字元尺寸、表面反光與樣本變異確認鏡頭、光源及訓練條件,再比較是否適合該晶圓工站。
Class 100 / 1000 無塵室對視覺系統有什麼特殊規範? +
Class 100 / 1000 是空氣潔淨等級,IP 防護等級不能代替無塵室適用性評估。選型須確認設備運轉時的粒子釋出、線材與機構配套,散熱、震動及 ESD 另依製程要求評估。VSK 工程師可依您的工站條件協助選型,設備適用性由廠內驗證確認。
半導體廠的 SECS/GEM 通訊整合 Cognex 能配合嗎? +
In-Sight 1740 系列讀取晶圓表面的 Wafer ID,讀碼器端可透過 Ethernet TCP/IP 或 RS-232 與設備主機交換指令及讀取結果。MES/SECS-GEM 或 OPC-UA 串接,須依設備主機或閘道的介面規劃;先與 VSK 工程師確認讀碼器型號、現有協定與輸出格式。
BGA/CSP/Flip-chip 共面性精度要怎麼達到? +
共面性與封裝厚度需取得高度資料。3D-A5000 使用面型結構光取像,L68 使用雷射輪廓取像;兩者的取像與運動配置不同。先依視野、工作距離、表面反射、目標公差與工站節拍選型,再以樣品確認量測重複性,不把型錄的解析度直接當成整站精度。
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