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„Kristallklare“ Gegenüberstellung: einer Standard-Röntgenaufnahme mit der aktivierten Bildverarbeitungsfunktion C.Clear (l.) und ohne (r.).
Assistent für die Definition einer BGA-Vorlage: Die Erstellung von Vorlagen für die grafische Darstellung jedes BGA-Package ist unkompliziert.
Die Bildverarbeitungsalgorithmen ermöglichen eine automatisierte BGB-Analyse, wie etwa das Aufzeigen von Lunkern, die sich in oder außerhalb der Toleranz befinden.

Bei modernen Röntgeninspektionssystemen kommt es vor allem auf höchste Auflösung, Bildschärfe und Messgenauigkeit an. Das Röntgeninspektionssystem XTV 160 NF macht die Echtzeit-Bildgebung und Analyse von Defekten an Wafern, Halbleiterbauteilen, elektronischen Baugruppen und Leiterplatten deutlich einfacher. Möglich macht dies die eigens entwickelte Nanofokusröntgenröhre, bietet sie doch eine Brennfleckgröße im Nanometer-Bereich. Sie ist mit einem Präzisionsmanipulator und einem 3 Megapixel starken Flachdetektor mit hochdynamischer Abbildungsqualität ausgestattet, der eine Merkmalserkennung von weniger als 0,1 µm ermöglicht. Das AXI verfügt über eine stufenlos rotierende 360-Grad-Detektorachse, die Schrägansichten in einem Neigungswinkel von bis zu 60 Grad gegenüber der Detektor-Mittelachse ermöglicht. Das System fixiert den interessanten Bereich (ROI) und sorgt so dafür, dass das zu begutachtende Merkmal auch bei wechselnden Vergrößerungen oder Neigungswinkeln im Sichtfeld bleibt.

Gestochen scharfe Röntgenbilder

Das Röntgeninspektionssystem XTV 160 NF macht die Echtzeit-Bildgebung und Analyse von Defekten deutlich einfacher.

Das Röntgeninspektionssystem XTV 160 NF macht die Echtzeit-Bildgebung und Analyse von Defekten deutlich einfacher.Nikon

Der 580 mm x 580 mm große Objektträger ermöglicht die Prüfung großer Leiterplatten, mehrerer Komponenten oder Baugruppen. Darüber hinaus können die auszuführenden Aufgaben weitestgehend über die Software automatisiert werden. Mit dem hochpräzisen und schwingungsgedämpften Objektmanipulator kann das Inspektionssystem Schichtbildprüfverfahren ausführen. Durch diese Querschnittansichten lassen sich kleinste Defekte, selbst im Bereich weniger Mikrometer sicher detektieren. Vorteilhaft ist dies in schwer zugänglichen und schwer identifizierbaren Bereichen wie Risse in 3D-Stacked-Dies, BGA-Pads oder in Multilayern. Hier stoßen Systeme mit herkömmlicher 2D-Röntgentechnik oftmals an ihre Grenzen.

Die anhaltende Nachfrage nach hochleistungsfähiger Elektronik treibt die Packaging-Technologie immer weiter in Richtung höherer Packungsdichte mit mehr I/O-Funktionen. Mit seinem Röntgeninspektionssystemen XTV 160 NF will Nikon Metrology diesen Anforderungen begegnen. Bei der Wafer Level-Verbindungstechnik sind vor allem die Silizium-Durchkontaktierung (TSV) eine Herausforderung und eine Analyse von Defekten im Füllmaterial und in Lunkern demnach sinnvoll. Das AXI eignet sich zudem zur Erkennung von kalten Lötstellen und zur Lunkeranalyse bei Kupfersäulen und Mikro-Kontaktierhügeln. Lunker in BGAs, Kurzschlussbildung, „Head-in-Pillow“ genannte Defekte und Durchbrüche lassen sich aufgrund der hohen Bildverarbeitungsqualität noch leichter als bisher erkennen. Schließlich ermöglicht das System eine erweiterte Bonddraht-Analyse, da es gebrochene Bonddrähte automatisch erkennt und Leitungsdurchgänge (Wire Sweep) mit gleichzeitiger Analyse der Abweichungen misst. Mehrere Bonddrähte an einem Bauelement werden in einer einzigen Prüfroutine analysiert.

Software für die intuitive Röntgenprüfung

Für die Aufnahme und Auswertung von Daten für Röntgen- und CT-Prüfsysteme von Nikon Metrology dient die proprietäre Software Inspect-X 4.1. Sie ermöglicht eine verbesserte Echtzeit-Bildgebung und erweiterte BGA-Analyse. Die Echtzeit-Bildoptimierung C.Clear passt sich intelligent an wechselnde Röntgenbedingungen und Probenpositionen an, regelt automatisch die Bildsteuerung sowie die Kontrast- und Helligkeitseinstellungen. Das Ergebnis sind kristallklare und kontrastreiche Bilder, die eine Defekterkennung leicht machen und die Pseudofehlerrate reduzieren. Echtzeit-Optimierungen und Filter lassen sich unter einem Benutzerprofil speichern – passend für unterschiedliche Probentypen oder individuelle Voreinstellungen.

Eine weitere Neuerung stellt das BGA-Werkzeug dar. Die Bildverarbeitungsalgorithmen ermöglichen eine automatisierte BGB-Analyse und Berichterstattung für gestapelte Komponenten wie Package on Package(PoP) und komplexe Mehrlagen-Platinen. Die Erstellung von Vorlagen für die grafische Darstellung jedes BGA-Package ist unkompliziert, wobei Dimensionen, Positionen und Geometrien des Arrays detailliert mithilfe eines Assistenten dargestellt oder direkt aus einer Datei importiert werden können. Der Bediener definiert die Position der Vorlagen anhand von Bezugspunkten (Markierungen) und referenziert damit das BGA-Element. Unter Verwendung erweiterter Analysefunktionen, die unter anderem den Anteil der einzelnen Lunker und Lunkernester pro Kugel ermitteln, prüft das BGA-Werkzeug automatisch jede Lötkugel. Darüber hinaus werden die Kugelanzahl, Rundheit, Unter- oder Übermaß sowie Defekte, wie Brücken oder Fehlausrichtung, geprüft. Die integrierten Protokollierungsfunktionen können genutzt werden, um farbkodierte Analysen direkt auf dem Röntgenbild einzublenden.

SMT Hybrid Packaging 2015: Halle 7A, Stand 526