Bei Gesprächen und Besuchen in zahlreichen Elektronikfertigungswerken in den USA haben wir wiederholt Unzufriedenheit über die Genauigkeit von Porositätsmessungen gehört. So wurde angegeben, dass es aufgrund feinerer Pitches, komplexer Bauteile und Baugruppen nicht möglich sei, Fehler in hochdichten, doppelseitigen Platinen zu erkennen. Trotz des allgemeinen Trends zur Mikrochip-Miniaturisierung fertigen viele der von uns betreuten Hersteller nach wie vor sehr große PCBs. Da ihre Produkte im Hinblick auf höchste Leistung optimiert werden, arbeiten viele EMS-Dienstleister noch mit veraltetem Equipment, das lediglich vage, minderwertige Bilder liefert. Aus diesem Grund bestehen Produkte Qualitätsprüfungen nicht mehr und eignen sich daher nicht mehr für Endkunden, die diese Komponenten in kritische Endprodukte – häufig in der Medizintechnik, der Kommunikation, der Luft- und Raumfahrt oder der Automobilindustrie – integrieren. Sowohl kleine als auch große Elektronikfertiger riskieren, minderwertige Produkte herzustellen, wenn sie ihre Produktqualität nicht zuverlässig verifizieren können.

In der Elektronik gibt es verschiedene Bauteile mit „versteckten“ oder „bodenkontaktierten“ Lötstellen. Dazu gehören Lötstellen von BGA (Ball Grid Array), LGA (Land Grid Array), QFN (Quad Flat No Leads) und IGBT (Insulated-Gate Bipolar Transistor). Ungeachtet ihrer unterschiedlichen Bauformen neigen all diese Bauteile zu Lötstellenporen und anderen Fehlern wie unzureichender Benetzung, „Head-in-Pillow“-Effekten sowie Unterbrechungen und Kurzschlüssen.

Bei SMT-Bauteilen wie Widerständen, Kondensatoren und QFPs (Quad Flat Packages) lassen sich Lötstellen per AOI inspizieren. Bei „versteckten“ Bauteilen ist dies jedoch nicht möglich, da sich die Lötstellen direkt zwischen Bauteil und Platine befinden und oft nur wenige Mikrometer dick sind. Überlagern diese Lötstellen andere Pads auf der Rückseite einer Platine, führt dies zu Bildüberlagerungen, die eine klare Auswertung der Lötstellen verhindern.

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

Aufgrund dieses Marktbedarfs haben wir im Folgenden einige verbesserte Methoden und Analysewerkzeuge beschrieben, die zusammenwirken, um eine genauere Hohlraummessung an kritischen Grenzflächen zu ermöglichen als bisher.

Erste, Computerlaminografie Die konfokale Röntgenbildgebung (CL) liefert einen virtuellen Querschnitt für eine oder mehrere Lagen eines Bauteils, üblicherweise an der Leiterplatten-Bauteil-Grenzfläche. Im Vergleich zur Computertomographie (CT) ermöglicht CL die Datenerfassung durch Rotation des Objekts um die Achse des Röntgenstrahls. Dadurch kann die Röntgenquelle sehr nah an die Leiterplatte herangeführt werden. Abhängig von der Leiterplattengröße lässt sich ein kleiner Bereich deutlich höher auflösen als mit CT, ohne ihn von der Leiterplatte abzutrennen. Diese Flexibilität erlaubt es, die Auflösung für die zu untersuchenden Merkmale anzupassen.

Das resultierende Volumen kann als einzelne Schicht, als Abschnitt oder als Gesamtvolumen analysiert werden. Schichtanalysen sind aufgrund des reduzierten Hintergrundrauschens in diesem Bild schnell und präzise möglich.

Abb. 2: LGA-Lötgrenzfläche

ProInsight Void Inspect CL, unsere softwaregestützte Hohlraumprüfungssoftware, basierend auf Dragonfly , führt den Benutzer durch die Definition des Messbereichs am tatsächlichen Querschnitt der Lötstelle, nicht nur an der CAD-geschätzten Position des Lötpads. Anschließend kann der Schwellenwert zur Definition der Hohlräume angepasst werden. Sobald dieser Prozess für ein oder mehrere Bilder eingerichtet ist, kann er als Prozess gespeichert und automatisch wieder aufgerufen werden. Nach der Definition läuft der Prozess selbstständig durch, und die Daten können auf akzeptable und fehlerhafte Pins überprüft werden. Alternativ können die Daten zur detaillierteren Analyse durch das Prozessentwicklungsteam in dessen Qualitätssicherungssystem exportiert werden.

Abb. 3a: Automatische Pad-Erkennung

-> Abb. 3b: Automatische Poren erkennung

-> Abb. 3c: Liste des Porenanteils in % mit Gut/Schlecht-Kriterien

Für diese LGA-Pins und andere Lötstellen wurde nachgewiesen, dass die Kombination aus dem hochauflösenden Röntgenbild und diesen Inspektionsalgorithmen zu extrem wiederholbaren und genauen Ergebnissen bei der Hohlraummessung führt.

Wir freuen uns auf das zukünftige Lernen und den Austausch über diese fortschrittlichen Inspektionswerkzeuge, die in Partnerschaft zwischen ihnen entwickelt werden. Comet Yxlon und Dragonfly beides sind Unternehmen der Comet Gruppe. Weitere Informationen zu ProInsights Void Inspect CL finden Sie unter diesem Link .