Contenido solutions n° 1/2011 > Visión artificial

El sistema de visión artificial utilizado en el BEANS Device Center ha sido diseñado a medida para detectar defectos en componentes MEMS. Permite realizar una inspección de alta calidad y, no obstante, relativamente barata de la superficie de las obleas. Foto: Moritex/H.Murakami

Posibilidades ilimitadas


MORITEX, empresa perteneciente al Grupo SCHOTT, fabrica innovadores sistemas de inspección. Uno de estos sistemas de inspección mediante visión artificial se emplea en la investigación de vanguardia, dentro del campo de la tecnología MEMS.


Yutaka SuzuKi & Takeshi Harada

Los MEMS, acrónimo inglés de ”Micro-Sistemas Electro-Mecánicos”, se utilizan en todo tipo de aparatos cotidianos, tales como automóviles, teléfonos móviles y vídeoconsolas. La fabricación de los MEMS requiere tecnologías especiales, que permiten disponer componentes de escala micrométrica sobre los diferentes substratos que los componen. Estos componentes son minúsculos, precisos, consumen poca energía y permiten fabricar actuadores y sensores ultrapequeños. Son elementos clave de los métodos de fabricación del mañana, de ahí que los estados subvencionen intensivamente las cooperaciones entre la industria y las universidades para su investigación. La empresa japonesa MORITEX, que forma parte de la Unidad Iluminación e Imagen de SCHOTT, es un prestigioso fabricante de aparatos especiales, tales como sistemas para el control visual de la fabricación. Uno de estos aparatos fue seleccionado por el BEANS G Device Center, en Tsukuba, que realiza investigaciones para perfeccionar MEMS, por encargo del estado japonés:

”Nuestro sistema de inspección mediante visión artificial aprovecha el hecho de que el silicio atraviesa la luz infrarroja para determinar automáticamente si un componente MEMS es defectuoso. El equipo que suministramos al BEANS G Device Center está adaptado para examinar automáticamente la superficie de una oblea de 200 mm utilizando luz visible. Si el aparato funciona bien, prevemos un considerable incremento en la adopción de este sistema de inspección mediante visión artificial entre los fabricantes de MEMS y de semiconductores ,” explica Junya Inoue, su Director de Ventas.
El BEANS G Device Center investiga para perfeccionar los MEMS. En diciembre de 2010 se completó una sala blanca inteligente, que incorpora una línea de producción de MEMS de 8”. Foto: Moritex/H.Murakami
BEANS comenzó como un proyecto conjunto industrial-académico, iniciado por el Ministerio de Economía, Comercio e Industria japonés. Actualmente la responsabilidad operativa recae en la agencia gubernamental NEDO (New Energy and Industrial Development Organization).

”BEANS” es el acrónimo inglés de ”Nanosistema Autónomo Bio-Electromecánico”. Como sugiere el nombre, los investigadores quieren perfeccionar las micro y nanotecnologías integradas mediante una combi­nación entre materiales orgánicos, inorgánicos y biológicos. Es asimismo un juego de palabras con la frase japonesa ”sangyo no kome” o ”arroz de la industria”, que se utiliza para referirse a un producto clave duradero. De la misma manera que los semiconductores son considerados el pilar de la industria japonesa, este proyecto espera convertir estos MEMS en las ”judías de la industria” de la próxima generación. La línea de producción de MEMS en el BEANS G Device Center procesa obleas de 8” y cubre todas las etapas de la producción de las MEMS, desde la línea de recepción hasta la de fabricación y la inspección final. Esta gran instalación está asimismo equipada para procesar obleas de 12” y se utiliza para confeccionar prototipos de componentes, que permitan validar el éxito del proyecto BEANS.

”Queremos comprobar la desviación de los componentes montados sobre las obleas de 8” con respecto al plan. Esto requiere normalmente un equipo de inspección de superficies costosísimo, pero el sistema de inspección mediante visión artificial nos permite recortar significativamente los costes, manteniendo un alto nivel de calidad. El sistema pondrá en el futuro el listón de nuestras evaluaciones,” comenta Takeshi Harada, Director General del Dpto. de Investigación en el BEANS Laboratory. En un futuro próximo, los componentes MEMS serán importantes para la conservación del hábitat y la mejora de la calidad de vida.
 

”Esperamos una crecimiento considerable de los sistemas de inspección mediante visión artificial de mems y semiconductores.”

Junya Inoue · Jefe de Ventas de MORITEX

 

Innovador sistema óptico de inspección de obleas

El objetivo del proyecto de I+D BEANS es desarrollar tecnologías de producción integradas a micro y nanoescala para la fabricación de componentes innovadores. El proyecto comenzó en 2008 por encargo de NEDO con el objetivo de desarrollar procesos que permitieran combinar materiales biológicos y orgánicos y procesos para crear nanoestructuras 3D, así como de construir grandes instalaciones para la fabricación en continuo de nanoestructuras microscópicas. El proyecto viene siendo llevado desde 2009 por el centro de investigaciones BEANS. Entre sus resultados más notables, con amplia cobertura en los medios, están un robot con sensores olfativos, unos sensores de azúcar en sangre implantables, métodos para la fabricación de conductos biliares artificiales y un material termoeléctrico.
Takeshi Harada, Director General del Dpto. de Investigación del BEANS Laboratory, y su equipo investigan ­sobre sistemas avanzados de redes de sensores y procesos respetuosos con el medio ambiente para la fabricación de ­nanoestructuras tridimensionales. Foto: MORITEX/H. Murakami
En 2010 el proyecto BEANS inició una nueva misión investigadora: ”G-device@BEANS”, dedicada al desarrollo de un sistema avanzado de red de sensores, combinado con métodos de fabricación respetuosos con el medio ambiente. Está previsto construir una sala blanca inteligente y unas novedosas líneas de producción de MEMS de 8”. La red de sensores en la sala blanca y la línea de fabricación de MEMS permitirán emplear en el futuro un gran número de módulos de sensores MEMS de altas prestaciones para monitorizar a tiempo real el consumo energético, controlar el sistema de aire acondicionado, etc. Con respecto a los métodos de fabricación con bajo impacto ambiental se están investigando tecnologías tales como la utilización de gases alternativos para el ataque de los substratos de silicio para microsistemas y el ”Wafer Level Packaging” a bajas temperaturas. Los objetivos de las investigaciones incluyen asimismo la creación de procesos de alta calidad para las líneas de producción de MEMS de 8”. Para ello se va a recurrir en mayor medida a sistemas adaptados a nuevos materiales y estructuras. Con el fin de controlar mejor los límites de los procesos se quiere afinar el diseño e investigar tecnologías de fabricación que utilicen polímeros respetuosos con el medio ambiente y biocompatibles. En diciembre de 2010 se completaron en el Centro de Investigaciones Tsukuba East de la agencia administrativa independiente AIST (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology) una sala blanca inteligente para MEMS universales y microtecnología, así como una línea de fabricación para el prototipado de MEMS de 8”. Esta línea para MEMS de 8” está compuesta por los pasos limpieza de las obleas, litografía, oxidación y difusión, deposición y ataque. La línea de fabricación y la inspección incluyen el bonding de obleas, la realización de conexiones con hilos y el testado, compuesto por la verificación de las formas de las obleas y de las propiedades eléctricas. Ambas instalaciones constituyen una línea de fabricación de MEMS de 8/12” totalmente integrada, que permite realizar desde trabajos de precisión, con anchuras de línea de 0,35 µm, hasta el micromecanizado tridimensional.

El sistema de inspección automática con microscopio óptico está basado en la tecnología de visión artificial de Moritex. Se utiliza para inspeccionar los componentes MEMS a nivel de las obleas y para evaluar las desviaciones. El hecho de poder adquirir este equipamiento a un precio asequible se valora positivamente. Los investigadores de beans están convencidos de que este aparato asumirá importantes tareas de inspección en la fabricación de MEMS. <|
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