Fortgeschrittene Verpackungsprüfung und Messtechnik
Fortschrittliche Verpackungstechniken treiben die Abstände der Mikrobumps weiter in Richtung 20 µm und erhöhen die Höhe der Chipstapel. Die Merkmale, die darüber entscheiden, ob ein Gehäuse ausgeliefert wird, sind mittlerweile kleiner als diejenigen, für die die meisten Prüfstände ausgelegt sind, und immer mehr davon befinden sich unter dem Silizium, wo ein Lichtmikroskop keinen Zugang hat.
Durch Querschnitte lassen sich diese inneren Merkmale zwar sichtbar machen, jedoch nur für das jeweilige, geschnittene Bauteil. Die zerstörungsfreie Prüfung ermöglicht die Bewertung dieser verborgenen Merkmale, ohne die Bauteile zu beschädigen. Die Auswahl des geeigneten Prüfsystems hängt von dem zu untersuchenden Merkmal, seiner Position und seiner Tiefe innerhalb des Gehäuses ab.
Evident bietet eine breite Palette fortschrittlicher Prüf- und Messsysteme für die Präzisionsbildgebung und 3D-Messung von Drahtverbindungen, Flip-Chips, Redistribution Layers (RDLs) und Through-Silicon-Vias (TSVs).
- Zerstörungsfrei: Nutzung der Nahinfrarot-Bildgebung zur Prüfung von Merkmalen durch das Silizium hindurch, während das Gehäuse intakt bleibt.
- Quantitativ: Messen Sie 3D-Höhe, Koplanarität und Stufenhöhe, ohne die Probe zu berühren.
- Vorbeugend: Messen Sie vor dem Reflow, dem Vergießen oder dem anschließenden Schichtverbinden, wenn Prozessanpassungen dazu beitragen können, Ausschuss und Nacharbeit zu reduzieren.
Die Nahinfrarot-Bildgebung macht Halbleiterstrukturen unterhalb des Siliziums sichtbar, ohne das Bauteil zu zerschneiden.
Was jede Verpackungstechnologie von der Inspektion verlangt
Fortschrittliche Verpackungstechnologien erfordern Inspektionsmethoden, die feine Oberflächendetails auflösen, ausgewählte Strukturen unter dem Silizium sichtbar machen und die 3D-Oberflächengeometrie messen können.
Prüfung mittels Verpackungstechnologie
Prüfung des Drahtbondings
Zentrierung von Ball-Bond und Pad, aufgenommen mit dem Digitalmikroskop DSX2000.
Die Herausforderung
Kugelverbindungen müssen strenge Toleranzen hinsichtlich Größe, Form und Zentrierung auf dem Pad einhalten. Eine falsche Schleifenhöhe oder ein falscher Drahtverlauf kann dazu führen, dass die Drähte einen Kurzschluss an der Chipkante verursachen oder während der Vergussphase beschädigt werden.
So lösen wir das Problem
Die Qualität der Drahtverbindungen wird direkt am verbundenen Bauteil bewertet, indem der Kugeldurchmesser, die Zentrierung auf dem Pad, die Schleifenhöhe und der Drahtverlauf gemessen werden. Das Messmikroskop STM7 unterstützt präzise dreiachsige Messungen. Das Digitalmikroskop DSX2000 ergänzt dies um 2D- und 3D-Messungen mit einer Schärfentiefe, die die gesamte Drahtschleife im Blickfeld hält, sowie einem Vergrößerungsbereich von 21- bis 7.300-fach, der die Inspektion von Makro- bis Mikroebene in einem System abdeckt.
3D-Aufnahme von Lötperlen auf einem integrierten Schaltkreis, aufgenommen mit dem optischen 3D-Profilometer LEXT OLS5500.
Die Herausforderung
Beim Aufkleben der Flip-Chip-Chips mit der Vorderseite nach unten liegen die Lötpads unter dem Silizium verborgen. Die Höhe und Koplanarität der Lötpads müssen vor dem Aufkleben überprüft werden, während die Inspektion nach dem Aufkleben eine zerstörungsfreie Betrachtung ausgewählter vergrabener Strukturen erfordert.
So lösen wir das Problem
Vor dem Verbinden misst das optische 3D-Profilometer LEXT™ OLS5500 die Höhe und Koplanarität der Bumps, ohne die Probe zu berühren. Durch Festlegen einer Höhenreferenzebene werden alle Bumps im Sichtfeld auf einmal gemessen, sodass ein vollständiges Feld von 20-µm-Bumps in etwa 10 Sekunden erfasst wird.1 Nach dem Bonden nutzt das für die Infrarotbeobachtung konfigurierte MX63-Wafer-Inspektionsmikroskop die Nahinfrarot-Bildgebung durch Silizium mit einer Dicke von bis zu 1,2 mm, um ausgewählte vergrabene Strukturen ohne Schnitt zu beobachten.
1Basierend auf internen Messungen von Evident.
Lasermarkierung auf einem blanken Halbleiterwafer, 3D-aufgenommen mit dem optischen 3D-Profilometer LEXT OLS5500.
Die Herausforderung
RDL-Strukturierung, Bumping und Metallisierung erfolgen, während die Chips noch in Waferform vorliegen. Spät festgestellte Oberflächenfehler oder Höhenabweichungen können eine gesamte Wafercharge gefährden.
So lösen wir das Problem
Das Digitalmikroskop DSX2000 erkennt Oberflächenfehler und Verunreinigungen auf unbeschichteten Wafern, bevor die Bearbeitung beginnt. Die Partikelerkennung in der PRECiV™-Software erfolgt anhand eines zusammengesetzten Bildes im Vergleich zu einem festgelegten Schwellenwert; durch Anklicken eines erkannten Partikels wird der Tisch zur Bestätigung an diese Stelle gefahren. Das optische 3D-Profilometer LEXT™ OLS5500 ermöglicht die berührungslose Messung der RDL-Stufenhöhe und der Bump-Profile nach der Strukturierung.
Durch Silizium sichtbare Schaltungsstrukturen und Bondpads, aufgenommen mit dem Aufrechtmikroskop BX53M unter Verwendung von IR-Objektiven.
Die Herausforderung
Beim Fan-Out-Wafer-Level-Packaging werden die Chips mit der Vorderseite nach unten auf einen Träger aufgebracht, bevor sie zu einem rekonstruierten Wafer vergossen werden. Durch Erwärmung und Abkühlung während des Vergießvorgangs verzieht sich die Platte, wodurch die Chips verschoben werden und die Ausrichtung der darauf aufgebrachten Umverteilungsschicht beeinträchtigt wird.
So lösen wir das Problem
Mithilfe der Nahinfrarot-Bildgebung wird jeder Chip vor der RDL-Strukturierung durch den Träger und das Silizium hindurch lokalisiert, sodass Positionsfehler erkannt werden können, solange eine Korrektur noch möglich ist. Das für die Infrarotbeobachtung konfigurierte MX63-Mikroskop und das BX53M-Stehmikroskop mit IR-Objektiven ermöglichen die Inspektion der Ausrichtung und der Schaltungsmuster durch das Silizium hindurch, wobei die IR-Objektive für Siliziumdicken von bis zu 1,2 mm ausgelegt sind.
Schaltkreismuster und Bondpads, durch das Silizium hindurch sichtbar, aufgenommen mit dem MX63-Waferinspektionsmikroskop mittels Transmissions-Infrarotbeobachtung.
Die Herausforderung
Mehrere Chiplets sitzen nebeneinander auf einem Silizium-Interposer und sind über TSVs und hochdichte RDL miteinander verbunden. Eine einzige unterbrochene Leiterbahn oder ein falsch ausgerichteter Mikrobump kann die elektrischen Verbindungen stören und ein hochwertiges, fertiggestelltes Modul beeinträchtigen.
So lösen wir das Problem
Die Leiterbahnen des Interposers und die Ausrichtung der Mikrobumps in 2,5D-Gehäusen können in verschiedenen Phasen der Montage geprüft werden. Das für die Infrarotinspektion konfigurierte MX63-Mikroskop scannt das RDL des Interposers, um Kurzschlüsse und Unterbrechungen zu identifizieren. Nach dem Chip-on-Wafer-Bonding ermöglicht sein IR-Bildgebungsmodus eine Inspektion durch den Chip hindurch, um die Ausrichtung der Mikrobumps bei einem Abstand von etwa 20 bis 40 µm zu überprüfen.
Dreidimensionales Bild einer Through-Silicon-Via-Struktur, aufgenommen mit dem optischen 3D-Profilometer LEXT OLS5500.
Die Herausforderung
Bei gestapelten Chips werden Through-Silicon-Vias (TSVs) zur Verbindung mehrerer Schichten verwendet. Die Tiefe und das Profil der Vias werden nach dem Ätzen überprüft. Nach dem Rückseitenschliff müssen die Oberflächenebenheit und der TSV-Überstand bewertet werden, während vergrabene Füllfehler eine andere Prüfmethode erfordern.
So lösen wir das Problem
Das optische 3D-Profilometer LEXT OLS5500 ermöglicht die berührungslose Messung der TSV-Tiefe und des Profils sowie der Topografie freiliegender TSVs. Das MX63-Mikroskop nutzt den differentiellen Interferenzkontrast (DIC), um die Sichtbarkeit winziger Höhenunterschiede auf der Oberfläche zu verbessern. Hohlräume in der TSV-Füllung unter der Oberfläche erfordern eine akustische oder Röntgenprüfung.
Auswahl des richtigen Systems für Ihren Verpackungsprozess
Das richtige Prüfsystem hängt davon ab, ob das Zielobjekt an der Oberfläche sichtbar ist, sich unter dem Silizium befindet oder durch eine dreidimensionale Geometrie definiert ist.
Wafer
Inspektionsmikroskop
1 Laserscanning-Mikroskopie 2 Weißlicht-Interferometrie 3 Fokusvariationsmikroskopie 4 Die garantierte Genauigkeit und Wiederholbarkeit gelten nur, wenn das Gerät gemäß den Herstellerangaben kalibriert wurde und sich in einwandfreiem Zustand befindet. Die Kalibrierung muss von einem Evident-Techniker oder einem von Evident autorisierten Fachmann durchgeführt werden.
Sie sind sich nicht sicher, welches System zu Ihrem Prozess passt?
Teilen Sie uns mit, was Sie prüfen möchten, und wir helfen Ihnen dabei, eine geeignete Mikroskopkonfiguration zu finden.
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Häufig gestellte Fragen zur Inspektion und Messtechnik im Bereich Advanced Packaging
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Die Bildanalysesoftware von Evident wandelt Mikroskopbilder in verwertbare Daten für Inspektions-, Qualitätskontroll- und Analyseaufgaben um. Intuitive Werkzeuge unterstützen...
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Prüfung von Bonddrähten mit einem Digitalmikroskop
Halbleiter werden in einem präzisen Prozess hergestellt. Ein Schritt dabei ist das Drahtbonden, bei dem Elektroden auf einem integrierten Schaltkreis mithilfe von gelöteten Gold-, Aluminium- und Kupferdrähten mit Leiterrahmen verbunden werden. Diese Drähte können einen Durchmesser von nur 10 µm haben und erfordern eine Lötgenauigkeit von nur 2 bis 3 µm. Aufgrund der für das Löten der Drähte erforderlichen Präzision können bereits winzige Vibrationen zu einer schwachen Verbindung führen, was wiederum einen Ausfall des elektronischen Bauteils zur Folge haben kann.
Lasermarkierung von Halbleiter-Rohwafern
Die Kennzeichnung von Wafern ist ein wesentlicher Prozess bei der Verwaltung von Halbleiterwafer-Chargen. Normalerweise werden Siliziumwafer mittels Pulslaserbestrahlung mit ihren ID-Nummern markiert. Die Laserbestrahlung erzeugt Vertiefungen im Gitter auf der Oberfläche eines Siliziumwafers. Diese Vertiefungen bilden eine Punktmatrix aus Zeichen und Codes. In den letzten Jahren hat die Dichte von Siliziumwafern weiter zugenommen, während sie gleichzeitig dünner geworden sind. Dies hat dazu geführt, dass die Größe weiter reduziert und die Genauigkeit der Lasermarkierungstechnologie erhöht werden muss.
BGA-Querschnittsanalyse
Die Bestückung von Leiterplatten (PCBs) mit elektronischen Bauteilen ist aufgrund der Nachfrage nach kleineren, schnelleren und funktionsreicheren mobilen Elektronikgeräten immer dichter geworden. Insbesondere bei IC-Bauteilen hat sich der Trend zum Bare-Chip-Packaging verlagert, bei dem IC-Chips direkt auf Leiterplatten bestückt werden.