Rapports d’applications

Focus sur les éléments essentiels

Solution-caméra à économie d'espace, d'un bon rapport coût/efficacité pour la construction mécanique

Solution-caméra à économie d'espace, d'un bon rapport coût/efficacité pour la construction mécanique

Les ingénieurs et clients OEM, qui utilisent des caméras industrielles dans leurs systèmes, choisissent pour la plupart des solutions de caméras-carte, puisque celles-ci sont avantageuses en termes de coût, peu encombrantes et sont axées sur des fonctionnalités essentielles. Le design très compact des caméras-carte des séries uEye LE d'IDS, ne mesurant que 36 x 36 mm, joue un rôle important car l'espace est souvent limité dans les appareils ou dans les systèmes embarqués. Le fabricant français Kloé utilise ces caméras dans ses systèmes d'écriture avec masque, qui sont conçus comme des systèmes desktop, fournissant un alignement rapide et précis des photo-masques.

 

Utilisations

Kloé, basée à Montpellier (France), développe et fabrique une gamme d'équipements dédiée à la fabrication en microtechnique. Entre autres, leur palette de produits inclut des systèmes de lithographie directe par laser sans masquage, ainsi que des systèmes de masquage et d'aligneurs de masques LED UV. Ces derniers sont utilisés en particulier dans la fabrication de puces mais aussi en micro-optique et biotechnologie (laboratoire sur puce - “Lab on Chip”), pour aligner les photo-masques sur les motifs présents sur le silicone, le substrat de verre ou sur un wafer et pour exposer la surface du dessous.

Les puces comme celles de la CPU se composent de différentes couches disposées verticalement pour la construction du circuit électronique et pour le fonctionnement complet de la puce. Ces couches doivent être positionnées  exactement l'une sur l'autre durant la fabrication pour garantir la connexion électrique de chacune d'entre elles. Les marques d'alignement, telles que les croix, les carrés ou les micro-réglures, sont faites sur la première couche exposée du wafer. Ces motifs sont utilisés pour l'alignement ultérieur des couches suivantes en ajustant les cibles du photo-masque avant l'exposition UV.
UV-KUB3 : ce sont deux caméras-carte fabriquées par IDS, qui permettent un alignement des repères de position avec une précision < 2 μm.
UV-KUB3 : ce sont deux caméras-carte fabriquées
par IDS, qui permettent un alignement des repères
de position avec une précision < 2 μm.
Pour rendre l'alignement aussi précis et simple que possible, Kloé tire parti des caméras industrielles et utilise donc deux caméras-carte, provenant chacune d'IDS, dans sa toute dernière génération d'aligneurs de masques UV-KUB 3. Les deux modèles de caméra des séries USB 2 uEye LE ne mesurent que 36 x 36 mm, et dans la version prochaine sans  monture optique, leur hauteur n'est que de 5 mm. Kloé installe la caméra directement sur un système optique spécifique, économisant beaucoup d'espace avec cette solution. Les deux caméras sont connectées via USB 2.0 à un ordinateur Linux-Embedded. Les images captées avec les marques de positionnement agrandies sont visualisées  directement dans le système sur un écran intégré. Puis, en utilisant une manette, l'opérateur est capable d'aligner exactement les photo-masques.
 
« Il est également possible d'utiliser des microscopes binoculaires à la place, mais la solution d'utiliser des caméras-carte industrielles permet une économie d'espace beaucoup plus grande, » précise Benjamin Rolland, Directeur de la Gamme de produits de Kloé pour les séries UV, comme étant l'un des avantages. « Notre système est conçu comme un système desktop. Avec une longueur latérale de seulement 47,5 cm, il permet l'exposition de photo-masques 5 pouces sur une zone de wafer de 100 mm de diamètre. Utilisé avec un grand écran, son emploi est nettement plus facile. Si on considère ces simples manières d'imager - contraste, amélioration de la qualité, HDR -, nous pouvons atteindre une précision d'alignement de moins de 2 microns. »

Caméra

Avec ou sans monture optique : les caméras-carte des séries IDS USB2 uEye LE ne mesurent que 36 x 36 mm.
Avec ou sans monture optique : les caméras-carte
des séries IDS USB2 uEye LE ne mesurent que
36 x 36 mm.
Comme Kloé, les clients OEM ont des exigences individuelles sur la fonctionnalité des caméras, ainsi que sur la qualité d'image et la résolution. C'est pourquoi, les séries uEye LE d'IDS couvrent une large gamme de caméras-carte dans différents variantes. Les modèles sont disponibles avec GigE, USB 2.0, USB 3.0 et, plus récemment, en caméra USB 3.1 Gen 1 avec connecteur USB Type-C. De même, il y a des versions avec différents capteurs et résolutions, de 0,4 à 18 mégapixels. Elles sont disponibles en camérascarte sans monture optique, caméras-carte avec monture S ou CS/C et, non des moindres, en version boîtier. Les clients OEM peuvent trouver aisément les caméras correspondant à leurs besoins, dotées des fonctionnalités requises. Pas plus, pas moins.
 
Kloé intègre deux modèles des UI-1242LE par unité. La caméra-carte USB 2.0 sans monture optique est pourvue d'un capteur CMOS 1,3 mégapixel très sensible à la lumière d'e2v (1280 x 1024 pixels). Le fabricant utilise la version monochrome du capteur. Outre la remarquable sensibilité à la lumière en qualité CCD, la caméra est caractérisée par de nombreuses fonctionnalités très utiles : le capteur propose deux options de global et rolling shutter commutables, ce qui apporte une souplesse maximale lorsque les besoins et conditions varient. Il y a un maximum de quatre régions d'intérêt disponibles (AOI). Un connecteur Hirose 8 pin avec alimentation 5 V, trigger et flash, 2 GPIO et bus I2C pour le contrôle d'appareils périphériques procure une connexion et une souplesse presqu'illimitées.

Logiciel

Mask Alignment - UV-KUB 3
Mask Alignment - UV-KUB 3
Pour ce qui est de la souplesse, grâce au SDK identique pour toutes les caméras IDS, les clients OEM bénéficient d'une flexibilité quant à l'expansion future de leurs appareils. En utilisant la uEye API, Kloé peut intégrer toutes les fonctionnalités de la caméra-carte dans ses applications, rapidement et facilement. L'API fait partie du pack logiciel IDS (“IDS Software Suite”) disponible pour Windows 7, 8 et 10, ainsi que pour Linux et Linux Embedded. Le SDK fait partie de la panoplie proposée par les caméras IDS et c'est le même pour tous les modèles, qu’ils soient avec interface USB 3.0, USB 2.0 ou GigE.
 
Donc, l'intégration des caméras ne dépend pas du modèle et de l'interface. Les ingénieurs peuvent passer aisément d'une caméra USB 2.0 à un modèle de caméra plus puissant avec interface USB 3.0 ou Gigabit Ethernet. Inutile de « redévelopper » l'application, il suffit juste de régler les paramètres spécifiques de la caméra.
 
Le pack logiciel IDS comprend des démos de programmation pour l'intégration de la caméra avec un code source correspondant en C, C++ et VB. Les développeurs peuvent rapidement extraire les paramètres à utiliser dans leur propre programme. D'autres logiciels de vision industrielle sont également disponibles, tels que HALCON, MERLIC, NeuroCheck, ou LabVIEW, ainsi que des interfaces directes.

Caméra industrielle USB 2 uEye LE: compacte, polyvalente et économique, la caméra de projet idéale

IDS caméra industrielle USB 2 uEye LE
Interface : USB 2.0
Nom : UI-1242LE
Type de capteur : CMOS Monochrome
Fabricant : e2v
Fréquence d'image : 25,8 fps
Résolution (h x v) : 1280 x 1024 px
Mode d'obturateur : Global Shutter, Global Start Shutter, Rolling Shutter
Classe de capteur optique : 1/1.8"
Dimensions : 36 x 36 x 5,7 mm
Poids : 12 g
Port interfaces : USB 2.0 Mini-B
Connexion E/S : Option de contact 10 pôles

Client : Kloé SA

Grâce à la haute performance de la technologie Dilase, Kloe est aujourd'hui le leader mondial de l'écriture directe haute résolution par laser avec un ratio d'aspect très élevé pour les épaisses couches de photo-résine. Son expertise dans la production de systèmes de lithographie directe par laser et dans les résines photo-sensibles procure à Kloé un savoir-faire unique dans le contrôle des interactions de photons-matière.

http://www.kloe.fr/

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