Tresky Automation geht beim visuellen Alignment hochpräziser Die-Bonding-Prozesse einen konsequent digitalen Weg. Der Digital Beamsplitter verzichtet auf einen klassischen optischen Strahlteiler und kombiniert stattdessen softwarebasierend die Bilder einer Up-Looking- und einer Down-Looking-Kamera. Dadurch entfallen zusätzliche optische und mechanische Einflussgrößen im Strahlengang. Die Technologie ermöglicht auch Alignment-Aufgaben, bei denen konventionelle optische Systeme prinzipbedingt an ihre Grenzen stoßen.
Bei klassischen Beamsplitter-Systemen werden unterschiedliche Perspektiven über einen physischen Strahlteiler zusammengeführt. Das dafür benötigte zusätzliche Glas befindet sich direkt im optischen Pfad und kann Lichtleistung reduzieren sowie Reflexionen, Ghost Images oder Fokusverschiebungen verursachen. Darüber hinaus muss der mechanisch-optische Aufbau präzise justiert werden.
Tresky verfolgt einen anderen Ansatz
„Warum sollten wir zwei Kamerabilder heute noch über ein zusätzliches Stück Glas zusammenführen, wenn wir diese Aufgabe präziser und wesentlich flexibler digital lösen können? Mit unserem Digital Beamsplitter verlagern wir die Bildzusammenführung konsequent von der Optik in die Software.“
Die Up-Looking-Kamera erfasst dabei den Chip, während die Down-Looking-Kamera das Substrat beziehungsweise die Zielposition aufnimmt. Beide Bilder werden anschließend digital zusammengeführt und dem Anwender als gemeinsames Alignment-Bild dargestellt.
Chip sehen. Substrat sehen. Direkt ausrichten
Der Anwender sieht Chipstruktur, Zielstruktur und den vorhandenen Versatz unmittelbar in einer gemeinsamen Darstellung. Die Ausrichtung kann direkt über X, Y und Theta erfolgen. Damit muss der Bediener die Position nicht ausschließlich anhand abstrakter Koordinaten oder indirekter Bildinformationen beurteilen. Stattdessen erhält er eine direkte visuelle Rückmeldung darüber, wie Chip und Substrat tatsächlich zueinander positioniert sind.
„Gerade bei Entwicklung, Prototyping und High-Mix-Anwendungen wollen wir dem Anwender maximale Transparenz geben. Er sieht die reale Alignment-Situation und kann unmittelbar darauf reagieren. You see the alignment. You control the alignment.“
Kein Strahlteilerglas, eine Lichtteilung
Da der Digital Beamsplitter keine physische Lichtteilung benötigt, wird die für die jeweilige Kamera verfügbare Lichtleistung nicht durch einen zusätzlichen Strahlteiler aufgeteilt. Gleichzeitig kann die volle Sensorauflösung der Kameras genutzt werden. Auch durch das zusätzliche Strahlteilerglas verursachte optische Effekte wie Fokusverschiebungen, Reflexionen oder Ghost Images werden vermieden. Ebenso ist keine empfindliche, mechanisch-optische Justage eines Beamsplitter-Prismas erforderlich. Damit reduziert Tresky gezielt die Anzahl optischer und mechanischer Einflussgrößen innerhalb des Alignment-Systems.
Gleichzeitig bietet die digitale Bildverarbeitung deutlich mehr Flexibilität. Parameter wie Transparenz, Skalierung, Zoom, Kontrast, Helligkeit, Rotation oder zusätzliche Overlays lassen sich softwareseitig an die jeweilige Anwendung anpassen. Was bei einem klassischen Beamsplitter durch die physische Optik definiert wird, kann beim Digital-Beamsplitter flexibel über Software beeinflusst werden.
Der entscheidende Unterschied: Optik kann nur zeigen, was sichtbar ist
Besonders deutlich wird der technologische Unterschied bei Anwendungen, bei denen relevante Chipstrukturen/Alignment Marks nach dem Pick-up durch das Pickup-Tool beziehungsweise verdeckt werden. Ein konventionelles optisches System stößt hier an eine prinzipbedingte Grenze: Was physisch nicht mehr sichtbar ist, kann optisch auch nicht mehr dargestellt werden.
Der Digital Beamsplitter von Tresky geht einen Schritt weiter. Das System kann das Bild der relevanten Chipstruktur unmittelbar vor dem Pick-up erfassen und als Referenz speichern. Nach der Aufnahme des Chips wird dieses Bild mit dem aktuellen Livebild des Substrats überlagert. Damit bleibt eine für das Alignment wichtige Struktur weiterhin nutzbar, obwohl sie zu diesem Zeitpunkt am realen Bauteil bereits durch das Pickup-Tool verdeckt ist.
„Genau an dieser Stelle zeigt sich, dass unser Digital Beamsplitter nicht einfach eine digitale Kopie eines optischen Beamsplitters ist. Wir können Informationen für das Alignment verwenden, die zum eigentlichen Zeitpunkt der Ausrichtung physisch gar nicht mehr sichtbar sind.“
Mehr als der digitale Ersatz eines optischen Bauteils
Für Tresky geht es deshalb nicht darum, einen klassischen Beamsplitter lediglich digital nachzubilden. Der Wegfall des physischen Strahlteilers schafft vielmehr die Grundlage für zusätzliche Funktionen und neue Alignment-Strategien. Entscheidend ist dabei nicht allein, ein optisches Bauteil durch Software zu ersetzen. Vielmehr ermöglicht die softwarebasierte Lösung Funktionen, die mit einem rein optischen System nicht realisierbar sind.
Für Anwender ergeben sich daraus konkrete Vorteile:
- keine physische Lichtteilung durch einen zusätzlichen Beamsplitter
- Nutzung der vollen Kamera-Sensorauflösung
- keine durch Strahlteilerglas verursachten Ghost Images oder Fokusverschiebungen
- kein Justageaufwand für einen mechanisch-optischen Beamsplitter
- direkte visuelle Kontrolle von Chip und Zielstruktur
- flexible softwarebasierte Bilddarstellung
- Nutzung zuvor aufgenommener Chipstrukturen auch nach deren physischer Verdeckung
Der Digital Beamsplitter eignet sich damit insbesondere für anspruchsvolle Die-Bonding-Prozesse in Forschung und Entwicklung, Prototyping, High-Mix/Low-Volume-Fertigung, Photonik, Optoelektronik und Advanced Packaging.
Digital Alignment statt optischer Kompromisse
Mit dem Digital Beamsplitter führt Tresky seine Philosophie konsequent fort, mechanische Präzision mit intelligenter digitaler Prozessunterstützung zu verbinden. Bei hochpräzisem Die Bonding können bereits wenige Mikrometer entscheidend für den Prozess sein. Ziel ist es daher, die tatsächliche Alignment-Situation möglichst präzise abzubilden und gleichzeitig unnötige optische und mechanische Einflussgrößen zu eliminieren. Der Digital Beamsplitter schafft dafür die entsprechenden Voraussetzungen.
Tresky Digital Beamsplitter
See the target.
Align both.
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