In Gesprächen mit und bei Besuchen in vielen Elektronikfertigungsbetrieben in den USA haben wir von der Unzufriedenheit erfahren, Porosität in den Produkten nicht genau messen zu können. Die Hersteller gaben an, dass sie nicht in der Lage seien, Fehler in doppelseitigen Leiterplatten mit hoher Dichte zu erkennen, da diese mit feinerem Pitch, komplexen Komponenten und Baugruppen versehen sind. Trotz des allgemeinen Trends zur Miniaturisierung von Mikrochips stellen viele Hersteller, mit denen wir zusammenarbeiten, weiterhin Leiterplatten her, die sehr groß sind. Während ihre Produkte weiterhin für höchste Leistung optimiert werden müssen, stehen viele EMS-Anbieter mit veralteten Geräten da, die nur undeutliche Bilder von geringer Qualität ihrer Produkte liefern. Aus diesem Grund bestehen die Produkte die Audits nicht mehr, so dass sie für ihre Endkunden, die sie in problematische Endprodukte einbauen, oft in den Bereichen Medizintechnik, Kommunikation, Luft- und Raumfahrt oder Automobilbau, nicht geeignet sind. Sowohl kleine als auch große Elektronikhersteller laufen Gefahr, minderwertige Produkte herzustellen, wenn sie nicht in der Lage sind, die Qualität ihrer Produkte zu überprüfen.

In der Elektronik gibt es mehrere Arten von Bauteilen, die "versteckte" oder "an der Unterseite angebrachte" Lötstellen haben, wie BGA (Ball Grid Array), LGA (Land Grid Array), QFN (Quad Flat No Leads), IGBT (Insulated-Gate Bipolar Transistor). Ungeachtet ihrer unterschiedlichen Formen können alle Lötverbindungen anfällig für Voids und andere Fehler wie z. B. non-wet, Head-in-Pillow, fehlende Verbindungen und Kurzschlüsse.

Bei SMT-Komponenten wie Widerständen, Kondensatoren und QFPs (Quad Flat Packages) können die Lötstellen mit AOI geprüft werden. Bei "versteckten" Bauteilen, bei denen die Lötstellen direkt zwischen dem Bauteil und der Leiterplatte liegen und oft nur wenige Mikrometer dick sind, ist dies jedoch nicht möglich. Wenn diese Lötstellen andere Pads auf der Rückseite einer Platine überlagern, verdeckt dies das Bild und ermöglicht es dem Prüfer nicht, die Lötstellen eindeutig zu interpretieren.

Abb. 1: LGA-Pads (größere rechteckige Fläche unterhalb der Bildmitte)

Aufgrund dieses Marktbedarfs haben wir im Folgenden einige verbesserte Methoden und Analysewerkzeuge beschrieben, die zusammenarbeiten, um eine genauere Void-Messung an kritischen Schnittstellen als bisher zu ermöglichen.

Erstens ist die Computerlaminografie (CL) eine Röntgentechnik, die effektiv einen virtuellen Querschnitt für eine einzelne oder mehrere Schichten in einem Bauteil liefert, normalerweise an der Schnittstelle zwischen Leiterplatte und Komponente. Im Vergleich zur CT (Computertomografie) können bei der CL Daten durch Rotation des Objekts um dieselbe Achse, um die der Strahl aufgenommen wird, erfasst werden. Dadurch kann die Röntgenquelle sehr nahe an die Leiterplatte herangeführt werden. Je nach Größe der Leiterplatte kann ein Benutzer einen kleinen Bereich mit einer viel höheren Auflösung vergrößern, als dies mit der CT möglich wäre, ohne das Objekt von der Leiterplatte zu trennen. Diese Flexibilität ermöglicht es dem Benutzer, den Bereich auf eine für die zu prüfenden Merkmale geeignete Auflösung zu vergrößern oder zu verkleinern.

Das resultierende Volumen kann als einzelne Schichten, Bereiche oder als komplettes Volumen analysiert werden. Aufgrund des reduzierten Hintergrundrauschens im Bild können die Schichten schnell und genau analysiert werden.

Abb. 2: LGA-Lötstelle

Die VoidInspect Software von Comet Yxlon und ORS (Object Research Systems) führt den Benutzer durch den Prozess, den Messbereich am tatsächlichen Querschnitt der Lötstelle zu definieren, und nicht nur an der CAD-geschätzten Position des Pads. Anschließend kann er den Schwellenwert der Voids festlegen. Sobald dieser Prozess für ein oder mehrere Bilder eingerichtet ist, kann er gespeichert und wieder abgerufen werden. Er läuft dann automatisch ab, und die Daten werden auf akzeptable und fehlerhafte Pins überprüft. Für eine detailliertere Überprüfung durch das verfahrenstechnische Engineering können sie auch in dessen Qualitätssystem exportiert werden.

Abb. 3a: Automatische Pad-Erkennung

-> Abb. 3b: Automatische Void-Erkennung

-> Abb. 3c: Liste des Void-Aufkommens mit iO/niO-Auswertung

For these LGA pins and other solder joints, it has been verified that the combination of the high-quality x-ray image, and these inspection algorithms result in extremely repeatable and accurate void measurement results.

Wir freuen uns auf weitere Erfahrungen und den Austausch über diese fortschrittlichen Prüfwerkzeuge, die in Zusammenarbeit zwischen Yxlon und ORS, beides Unternehmen der Comet-Gruppe, entwickelt werden.

Für weitere Informationen über VoidInspect folgen Sie diesem Link.