4-2015
Fachzeitschrift für Elektronik-Produktion - Fertigungstechnik, Materialien und Qualitätsmanagement
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Die Miniaturisierung im<br />
Bereich der Halbleitertechnologie<br />
schreitet ungebremst<br />
voran. Die Entwicklung immer<br />
kleinerer Bauelemente und integrierter<br />
Schaltkreise erfordert<br />
nicht nur hochpräzise Produktionsverfahren,<br />
sondern auch<br />
neue, innovative Methoden der<br />
Qualitätssicherung. Zu diesen<br />
zählt der Einsatz hochauflösender<br />
3D-Zeilenkameras.<br />
Grundlagen<br />
Die Ausfallsicherheit von<br />
integrierten Schaltkreisen in<br />
realen Anwendungsumgebungen<br />
ist abhängig von der<br />
Qualität der verwendeten Bauelemente,<br />
Verbindungen und<br />
Kontakte. Das gilt in besonderem<br />
Maße, wenn Verbindungstechnologien<br />
wie das Drahtbonden<br />
zum Einsatz kommen, bei<br />
dem die Anschlüsse eines integrierten<br />
Schaltkreises oder eines<br />
diskreten Halbleiters mittels<br />
extrem dünner Drähte mit den<br />
elektrischen Anschlüssen des<br />
Chipgehäuses verbunden werden.<br />
Qualitätssicherung<br />
3D-Bilderfassung eröffnet AOI neue Blickwinkel<br />
Qualitätskontrolle in neuer Dimension versprechen die neuen hochauflösenden 3D-Zeilenkameras von Chromasens<br />
Hoher technologischer Aufwand<br />
Die Überprüfung von Bonddrähten<br />
erfolgt üblicherweise<br />
in Form einer kombinierten<br />
mechanischen, elektrischen<br />
und optischen Inspektion. Es<br />
gibt eine Reihe von Defekten,<br />
die im Rahmen einer mechanischen<br />
und elektrischen Inspektion<br />
nicht identifiziert werden<br />
können. Dazu zählen die Kontrolle<br />
der Höhe der Bonddrähte,<br />
die Sicherstellung eines genügenden<br />
Abstandes zwischen den<br />
Drahtverbindungen, die Erkennung<br />
von Ablösungen an Kontaktstellen<br />
(wire bond lift offs)<br />
das Feststellen fehlender Verbindungen<br />
oder gefährliche Berührungsstellen<br />
aufgrund von sich<br />
überkreuzenden Bonddrähten.<br />
Zudem beinhaltet der Einsatz<br />
kontaktbasierter Methoden<br />
bei der Qualitätsinspektion<br />
die Gefahr von elektrostatischen<br />
und physikalischen<br />
Beschädigungen.<br />
Optische 2D- oder 3D-Inspektionen<br />
verhindern im Gegensatz<br />
dazu nicht nur unbeabsichtigte<br />
Beschädigungen, sie ermöglichen<br />
zudem auch die Überprüfung<br />
weiterer Komponenten im<br />
Umfeld der Verbindungen, beispielsweise<br />
der Lötqualität. Die<br />
Nutzung optischer Inspektionsverfahren<br />
bei der Qualitätskontrolle<br />
von Bonding-Verbindungen<br />
ist nicht neu, war jedoch<br />
in der Vergangenheit mit hohem<br />
technologischen Aufwand verbunden.<br />
Traditionelle 2D-Darstellungen<br />
liefern ausschließlich<br />
eine Aufsicht der Drahtverbindung<br />
und reichen nicht aus für<br />
die Extraktion von 3D-Daten.<br />
Zum Einsatz kamen deshalb<br />
beispielsweise visuelle Mikroskope<br />
für die 2D-Überprüfung,<br />
die in Einzelfällen mit Röntgensensoren<br />
oder Laserprojektionsmethoden<br />
zum Zwecke einer<br />
dreidimensionalen Bilderfassung<br />
ergänzt wurden.<br />
Hochauflösende 2D-Darstellung von Drahtbond-Verbindungen<br />
3D-Punktewolke von Drahtbond-Verbindungen<br />
2D und 3D kombiniert<br />
Deutliche Vorteile bieten demgegenüber<br />
komplett stereoskopische<br />
Bilderfassungssysteme<br />
der neusten Generation. Sie<br />
kombinieren 2D- und 3D-Darstellungen<br />
in einer Kamera. Die<br />
vom Bildverarbeitungsspezialisten<br />
Chromasens entwickelte<br />
3DPIXA-Farbzeilenkamera<br />
zählt zu den derzeit leistungsfähigsten<br />
Systemen am Markt.<br />
Das System verfügt über eine<br />
optische Auflösung von 5 µm<br />
bei zweidimensionalen Farbdarstellungen,<br />
sowie von 1 µm<br />
bei der dreidimensionalen Bilderfassung.<br />
Diese Hochauflösung<br />
ist Grundvoraussetzung für<br />
die Kontrolle von Bonddrähten<br />
mit einer Dicke von weniger als<br />
1 mil (1/1000 inch = 0,0254 mm).<br />
Die Betrachtung von Verbindungsdrähten<br />
aus unterschiedlichen<br />
Winkeln führt üblicherweise<br />
zu Parallaxenfehlern. Von<br />
Chromasens entwickelte Hochgeschwindigkeits-3D-Algorithmen<br />
ermöglichen es, die Drahtverbindungen<br />
in den erzeugten<br />
Stereobildern eindeutig zu identifizieren.<br />
Die so erhaltenen<br />
Daten bilden die Grundlage<br />
für eine Korrelation, die für die<br />
Errechnung der Höhe der Drahtverbindungen<br />
notwendig ist.<br />
Eine weitere Voraussetzung<br />
für die exakte Erfassung des<br />
Zustandes der Bonddrähte und<br />
deren Geometrie ist eine optimale<br />
Beleuchtung. Spezielle<br />
von Chromasens entwickelte<br />
Beleuchtungsverfahren auf Basis<br />
von homogenem LED-Weißlicht<br />
tragen dazu bei, hochwertige<br />
3D-Resultate zu erzeugen.<br />
Die 3DPIXA<br />
Da es sich bei der 3DPIXA<br />
nicht um eine Flächen- sondern<br />
um eine Zeilenkamera mit<br />
extrem schneller Bilderfassung<br />
handelt, ergeben sich vielfältige<br />
Vorteile, die über die Einsatzmöglichkeiten<br />
bei der Inline-<br />
Inspektion von Bonding-Verbindungen<br />
weit hinausgehen.<br />
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