250 °Cでガラス越しにパッケージ電子部品の反りを測定

パッケージ電子部品全般において、表面が熱でどのように変形するかが、デバイスがそもそも動作するかどうかをますます左右するようになっています。そして、その反りの測定は容易ではありません。

パッケージ電子部品の公差がますます厳しくなるなか（より微細なはんだペーストの塗布、より狭い接続ピッチなど）、熱応力を受けて表面がどのように変形するかが、デバイスが確実に機能するかどうかを左右する度合いが高まっています。技術者は、この「形状偏差」すなわち反りを、室温だけでなく、製造時や実使用時にパッケージが経験する熱サイクル全体にわたって定量化する必要がありました。

難しさは二つありました。第一に、フリンジ投影法などの従来の光学的手法では、このアプリケーションが要求する分解能と再現性を実現できませんでした。第二に、当社に匹敵するシステムであっても、Polytecのように広い視野を一度の測定で捉えることは到底できませんでした。お客様は、高い性能と広い測定範囲を同時に必要とし、さらに密閉された高温環境の内部を観察する手段を求めていました。

このアプリケーションを難しくしていたのは、測定そのものだけではなく、測定を行わなければならない条件でした。まさにここで、TopMap Pro.Surfが備える複数の強みの組み合わせが活きてきます。

これを可能にしているのは、次の3つの機能の組み合わせです。

• ガラス越しの測定：試料は観察窓の内側に密閉されますが、Polytecのガラス補正技術がガラスを通る光路を補正するため、この障壁があっても形状を正確に測定できます。
• 長い作動距離：近接測定はできないため、システムの長い作動距離により、離れた位置から非接触で、熱環境を乱すことなく測定できます。
• 広い視野：パッケージ全体をつなぎ合わせることなく一度の測定で捉えるため、各温度ステップにわたって高速かつ再現性の高い取得を維持できます。これは熱サイクル全体で反りを比較する際に不可欠です。

このセットアップにより、チームは各パッケージが全温度範囲にわたってどのように変形するかを、直接的に、再現性高く、現実的な熱条件のもとで評価できました。すべての形状データがチャンバーのガラス越しに単一の視野で捉えられるため、20 °C、250 °C、そして再び20 °Cにおける反りの値を一貫した基準で比較できます。

これにより、アクセスが制限された難しい測定が、品質評価の定常的な工程へと変わります。技術者は、パッケージ電子部品でより厳しい公差に対応するための、信頼性が高く温度分解された反りデータを得られます。

カスタマイズしたTopMap Pro.Surfソリューションにより、メーカーはガラス越しかつ安全な作動距離で、全温度範囲にわたってパッケージの反りを確実に評価できるようになりました。これは、従来のフリンジ投影法や同等のシステムでは対応できなかった条件です。得られた利点は明確でした。

• 高温環境における規格準拠（JEITA）の反り測定
• 単一視野でのパッケージ全体の形状取得
• チャンバーのガラス窓越しの非接触測定
• 熱サイクル全体にわたる形状偏差の再現性の高い比較

その結果、より厳しい公差と、より信頼性の高いパッケージ電子部品を支える、信頼できる温度分解された反りデータが得られました。