Platinen, PCB und BGA optisch prüfen
Die Zuverlässigkeit von Leiterplatten und den entsprechenden SMD (surface mounted devices) wie IC (integrated circuit) oder BGA (ball grid array) hängt unter anderem von Design und Typ der Halbleiterkomponenten ab. Für jedes Leiterplatten-Design sind prozessbegleitende Qualitätskontrollen und Tests - idealerweise automatisiert - in der Produktion integriert. Darüber hinaus gehören Qualitätskontrollen auf Kundenseite zum Standard, wo auf "dead on arrival"-Probleme hin überprüft wird, also Defekte, die z. B. an ausgemachten Schwachstellen während des Transports entstehen. Die optische 3D-Oberflächenmesstechnik von TopMap ermöglicht hierfür das schnelle Scannen ganzer Probenoberflächen mit einer Auflösung im Nanometerbereich und liefert flächenhafte Topografiedaten von PCB, IC und BGA in einer einzigen Messung.
Verschiedene Packaging Typen & Ball Grid Arrays
Historisch gesehen gab es in der Evolution der Halbleiter und deren Typen zunächst DIPs (dual in line package), gefolgt von QFP (quad flat package) oder QFN (quad flat no leads), bis sich später BGA (ball grid arrays) als eine der populärsten Gehäusetechniken etablierte, dabei mit stets steigender Anzahl an Pins. BGAs sind in der Unterhaltungselektronik wie Smartphones, Tablets, Motherboards und Digitalkameras weit verbreitet. Im Vergleich zu DIPs und QFPs weisen BGAs mehr I/O-Anschlüsse und kürzere Steckverbinder auf, was zu einer besseren Leistung und höheren Geschwindigkeit führt. Die Bumps werden typischerweise hergestellt aus Materialien wie SnPb, SnAgCu , SnIn, SnBi und weisen dabei Bump-Durchmesser von ca. 90-400 µm und Abstände zwischen den Bumps von etwa 0,1 bis 2 mm auf.
Typische Defekte und Produktionsfehler von BGA
Bei der Herstellung von Ball Grid Arrays, z.B. mit dem üblichen Flip-Chip-Verfahren, bei dem die Verbindung unter Einbringung von Wärme und Druck auf das Substrat erreicht wird, treten typische Herstellungsfehler und Bauteildefekte auf, wenn beispielsweise das Feld zu hoch ist oder der Bump zu klein oder zu groß gerät. Polytec TopMap 3D-Oberflächenmesstechnik bietet hierfür ideale Messlösungen zur flächenhaften Inspektion in 3D von z.B. Kugelhöhe / Bumphöhe, Koplanarität, Ebenheit der Chips, Deformierung der Chips, Ebenheitsmessung der Kugelanordnung am Ball Grid Array und grundsätzlich der ganzheitlichen optischen und somit rückwirkungsfreien Inspektion des BGA sowie die Fokussierung auf einzelne Ausschnitte wie der reinen Kugelspitze.
Welche Parameter sind für Sie an Ball Grid Arrays kritisch?
Verzug des BGA und optische Qualitätskontrolle
Ein weiteres Problem bei der Herstellung von BGAs ist der unkontrollierte Verzug (engl. warpage) - ein typisches Phänomen der flächenhaften Verformung oder Deformierung der gesamten Oberfläche einer Leiterplatte oder eines BGAs, welches zu unverbundenen Bereichen und Funktionsdefekten als Qualitätsmängel auf dem BGA führt. Wenn der Verzug nicht innerhalb definierter Toleranzen erfolgt, würden selbst perfekt gefertigte Kugelgitter nicht wie gewünscht funktionieren, weil das Ball Grid Array nicht zuverlässig auf die Leiterplatte passt. Optische Profilometer wie die TopMap Weißlicht-Interferometer erkennen solchen Verzug der Bauteile selbst auf großen Flächen zuverlässig und berührungslos und bieten anhand der 3D-Visualisierung eine klare und zuverlässige Defekterkennung als wertvolles und direktes Feedback für den Fertigungsprozess der Ball Grid Arrays.
3D-Messtechnik zur Qualitätskontrolle an Ball Grid Arrays
Optische 3D-Messtechnik für die flächenhafte und berührungslose Evaluierung der Formparameter und Bauteilgeometrie bietet ein breites Spektrum an Qualitätskontroll- und Prüfaufgaben: Die Messung der Topografie von elektronischen Komponenten, die Prüfung von Leiterplatten (engl. PCB) oder Lötstellen, die Ebenheitsmessung von Ball Grid Arrays, die Gut-Schlecht-Analyse und Fehlersuche integriert im Herstellprozess von Platinen und mehr. Die optische 3D-Oberflächenmesstechnik liefert hierfür wertvolle Informationen für den Produktionsprozess von Leiterplatten und Elektronik. Die Sensorik dient auch inline als effizienter Bestandteil des Qualitätskontrollprozesses für Fertigungskontrollen von Elektronik und Mikroelektronik. In der Regel werden moderne und komplexe Leiterplatten Schicht für Schicht designt und aufgebracht, wozu eine Schichtdickenmessung und separierte Betrachtung der unterschiedlichen Layer erforderlich sein kann. Hier ermöglichen die optischen Prüflösungen von Polytec eine Reihe von Lösungsansätzen zur Schichtdickenmessung als Qualitätskontrolle.
Kontaktieren Sie uns für die Charakterisierung von Leiterplatten und deren Fehleranalyse, für berührungslose Inspektionen und Ebenheitsmessungen von Ball Grid Arrays, und fragen Sie eine kostenfreie Machbarkeitsstudie an.
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TopMap Pro.Surf
Optimal für die schnelle und präzise 3D-Oberflächen-Charakterisierung. Die flächenhafte Messung stellt sicher, dass kein Detail übersehen wird. Kurze Messzeiten und ein großes Gesichtsfeld zeichnen das TopMap Pro.Surf aus.
TopMap Micro.View
Micro.View® ist das Kompaktsystem der TopMap-Profilometer Serie als Einstieg in die optische Messung von Rauheit und Mikrostrukturen - für die kosteneffiziente Qualitätskontrolle von Toleranzen und Oberflächendetails an Präzisionsbauteilen.
TopMap Micro.View+
Micro.View®+ ist die neue Generation optischer 3D-Profilometer. Die modulare Messstation bietet Konfigurationsmöglichkeiten für die verlässliche, hochgenaue Prüfung feinster Oberflächendetails wie Rauheit, Textur und Mikrostrukturen. Focus Finder und Focus Tracker halten den optimalen Fokuspunkt, während es die vollmotorisierte Positioniereinheit ermöglicht auch automatisch und in-line Bauteile zu prüfen.
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