Inspección de oblea, lead frame y encapsulado con lente telecéntrica
En semiconductor y electrónica, los objetos son pequeños, planos y muy reflectantes, y las tolerancias son de pocas micras. Ese conjunto de condiciones es exactamente el que justifica una lente telecéntrica, y también el que marca sus límites.
Por qué la geometría manda más que el contraste
En una oblea o en un lead frame se miden distancias: paso entre elementos, anchura de pista, diámetro de referencia, separación entre patillas. Todas son cotas geométricas y todas se ven afectadas por la distorsión de la lente.
La telecentricidad elimina el error de escala por altura, y eso es decisivo cuando el objeto puede no apoyar exactamente igual en todas las capturas, algo habitual en cintas y en utillajes de alto ritmo.
El resultado práctico es que la calibración en mm por píxel se mantiene estable dentro de la profundidad de campo. Sin esa estabilidad, la dispersión del utillaje se convierte en dispersión de la medición.
Coplanaridad de patillas: el caso más exigente
La coplanaridad es la condición de que todas las patillas de un encapsulado queden en el mismo plano. Medirla por visión 2D es posible pero depende por completo de la iluminación y del ángulo de observación.
Con una lente telecéntrica, la posición aparente de la punta de la patilla no cambia con la altura dentro de la profundidad de campo, así que la comparación entre patillas es consistente. La iluminación coaxial ayuda a que las puntas metálicas destaquen sobre el fondo.
El límite aparece cuando la desviación es comparable a la incertidumbre del sistema. En ese punto, la decisión responsable es pasar a una técnica de altura, como el confocal cromático, en lugar de insistir con la imagen 2D.
Iluminación coaxial frente a anillo en superficies reflectantes
Los metales pulidos y las superficies de oblea devuelven la luz como un espejo: con iluminación en anillo aparecen brillos saturados y sombras duras que desplazan el borde aparente.
La iluminación coaxial, integrada en el objetivo en los modelos coaxiales de la serie, ilumina en el mismo eje de observación y reduce esos brillos, dando bordes más estables para la medición.
Aun así hay casos en los que el reflejo especular es inevitable. Entonces la solución no es más luz sino cambiar el ángulo de la pieza o aceptar que esa cota se mida por otra técnica.
Aumento, campo y profundidad de campo en piezas pequeñas
Cuanto mayor es el aumento, menor es el campo y menor la profundidad de campo. En encapsulados con altura de cuerpo apreciable, un aumento muy alto puede dejar fuera de foco parte de las patillas.
La comprobación es sencilla: la profundidad de campo del modelo elegido tiene que cubrir la altura de la característica que se mide. Si no la cubre, aparecen bordes suaves y la medición degrada sin que ninguna alarma lo avise.
En líneas de alto ritmo, además, la profundidad de campo es margen frente a la vibración. Perderla por elegir un aumento excesivo es una causa frecuente de resultados inestables.
Qué no resuelve una lente telecéntrica en semiconductor
No resuelve altura de soldadura ni volumen de pasta con la precisión que exige el proceso: para eso hacen falta técnicas de altura dedicadas. Tampoco resuelve defectos internos ni inspección de unión, que quedan fuera del alcance óptico de una lente de este tipo.
Tampoco sustituye a una cámara de mayor resolución cuando el límite está en el píxel. Antes de cambiar de objetivo conviene comprobar si el cuello de botella es óptico o de muestreo.
Decirlo a tiempo es parte del trabajo: prometer una detección que la configuración no sostiene acaba en una inspección que se desactiva en producción.
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Preguntas frecuentes
¿Se puede medir la coplanaridad de las patillas por visión 2D?
Se puede hasta cierto nivel, siempre que la lente sea telecéntrica y la iluminación esté controlada. Cuando la desviación es comparable a la incertidumbre del sistema, la decisión responsable es pasar a una técnica de altura.
¿Por qué se recomienda iluminación coaxial en superficies reflectantes?
Porque ilumina en el mismo eje de observación y reduce los brillos saturados que desplazan el borde aparente. En puntas metálicas y obleas pulidas, el anillo produce sombras duras y brillos que degradan la medición.
¿Qué aumento conviene para un encapsulado pequeño?
El mayor que mantenga dentro de la profundidad de campo la altura de la característica medida. Un aumento excesivo deja fuera de foco parte de las patillas y reduce el margen frente a la vibración de la línea.
¿Una lente telecéntrica elimina la necesidad de calibrar?
No. Elimina el cambio de aumento con la altura, pero sigue haciendo falta la calibración en mm por píxel y la verificación con patrón. Lo que aporta es que esa calibración se mantenga estable dentro de la profundidad de campo.
¿Puedo medir altura de soldadura con esta lente?
No con la precisión que exige el proceso. La altura de soldadura y el volumen de pasta requieren técnicas de altura dedicadas; la telecéntrica aporta geometría en el plano, no altura.
¿Qué debo revisar si los bordes salen suaves?
Primero si la profundidad de campo cubre la altura de la pieza y si la iluminación produce reflejo especular. Después, si el límite está en la óptica o en el tamaño de píxel de la cámara.
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