スピードへの渇望：先端電子機器におけるX線検査速度の向上
2026年10月28日
電子機器の性能が向上し、高度なパッケージング技術が複雑化するにつれて、メーカーは、より小さな欠陥を検出するという課題に直面しています。スループット光学検査法では、高出力電子機器、チップレット、HBM、ガラス貫通ビア（TGV）、および高度な3Dパッケージに埋め込まれた構造を明らかにすることはできません。X線検査および自動X線検査（AXI）は必要な可視性を提供しますが、より高い解像度と透過力 従来、速度を犠牲にして実現されてきた。マイクロコンピューティングとナノフォーカス X線源技術は、より高い光子束、改善されたコントラスト対ノイズ比、および高速イメージングを実現することで、このトレードオフを克服しています。この投稿では、高密度構造を透過しながら微細スケールのイメージングを維持するために高電圧と高出力が必要とされる高出力エレクトロニクスと、垂直統合とサブミクロン解像度による複雑化が組み合わさる高度なパッケージングにおけるこれらの開発について概説します。スループット 信頼性の高い欠陥検出を維持しながら、これを実現できる。
方法論
検査スループット これは、X線源、検出器、サンプル形状、システム安定性、倍率、画像処理ソフトウェアを含むイメージングチェーン全体に依存します。X線源の影響を分離するために、本研究では、他の検査パラメータを一定に保ちながら、異なるX線源技術を比較します。市販の電子機器サンプルと標準化されたテスト構造を、両方の方法で検査しました。マイクロフォーカス そしてナノフォーカス X線源は以下によって供給されていますComet X線。高出力電子機器は、90～160 kVの電圧で2Dイメージングを使用して評価され、より高いソース電圧がどのように影響するかを評価しました。透過力コントラスト、および検査速度。高度なパッケージング用途では、同様の電圧範囲で高解像度測定を実施しました。ナノフォーカス 光源と高倍率。
結果と考察
高出力電子機器
密閉型マイクロフォーカス この光源を用いて、電気自動車のトラクションインバータに使用されるIGBTモジュールを含む高密度電子アセンブリに対する高電圧動作の影響を評価した。画像は上の図に示す。90kVでは冷却ピンフィンを十分に貫通できず、ボイドの検出は不可能であったが、130kVおよび160kVでは、ボイドがより高い電圧で著しく高いコントラストで視認可能になった。コントラスト値は下の表にまとめられている。このコントラストの向上は、欠陥検出能を維持しながら露光時間を短縮することに直結し、検査効率の大幅な向上につながる。スループットさらに高い電圧は、透過力また、シールド要件、ソース重量、統合の複雑さ、およびシステム全体のコストも増加します。これらの結果は、ソース電圧が高いと画像品質とスループット特に厚いサンプルではアットライン そして、インライン検査環境。
検査場所 | 90 kV | 130 kV | 160 kV |
中央に大きな空洞があります | 0% | 22% | 33% |
中央に小さな空洞があります | 0% | 10% | 25% |
高度なパッケージング
高度なパッケージングでは、極めて微細な構造の検査が求められ、欠陥の大きさは0.5 µm程度に及ぶことも少なくありません。例えば、C2およびC4バンプ層の上にTSVで接続された高帯域幅メモリ（HBM）スタックを備えたGPUが挙げられます（下図参照）。この図では、100 µmのC4バンプと20 µmのHBMバンプのボイドがはっきりと確認できます。従来のナノフォーカス光源は十分な解像度を提供しますが、線量率が低いため、特に3D検査ではスキャン時間が長くなります。Fyne NF4は400nmの解像度で最大4倍の有効X線線量を提供し、NF12は1.1 µmの解像度で最大10倍の線量を実現し、検査効率を大幅に向上させます。スループットしたがって、効率的な検査のためには、実際の欠陥サイズに合った解像度を選択することが不可欠です。
生涯にわたる検査速度への貢献
メンテナンスは検査の重要な要素ですスループットサービスの中断によりシステムの可用性が低下するため、オープンナノフォーカス光源では、フィラメントを数百時間ごとに交換する必要があるため、エミッタの寿命が動作を制限することがよくあります。対照的に、Fyneナノ光源は、1日8時間で約11か月に相当する2,600時間以上の連続動作後も解像度の著しい低下を示しませんでした。これにより、メンテナンス要件、ダウンタイム、およびオペレーターの介入が大幅に削減されます。ターゲットは、エミッタ寿命の少なくとも2倍の間、単一の位置で動作することもでき、通常のメンテナンス間隔中の再調整が不要になります。密閉型光源の場合、寿命と信頼性は検査効率にとって同様に重要です。金属セラミック管の熱的堅牢性の向上により、管の故障が減り、動作寿命が延びます。
商業的影響:サイクルタイム、稼働時間費用
X線源の技術的利点は、タクトタイムに影響を与えることなく検査速度や信頼性を向上させる場合にのみ商業的価値を生み出します。高出力電子機器では、電圧と出力を高くすることで、金属陰影領域における偽陰性を減らし、検査時間を短縮できます。高度なパッケージングでは、サブミクロン解像度での線量増加により、高解像度3D検査のスキャン時間の増加を最小限に抑えることができます。検査の経済性は、画像品質だけでなく、取得時間、装置の稼働率、およびメンテナンス要件にも左右されます。線量率を高くすることで3Dスキャン時間を大幅に短縮でき、メンテナンス間隔を長くすることでシステムを改善できます。稼働時間逆に、過剰な電圧や不必要に高い解像度は、遮蔽要件、検査時間、および全体的なコストを増加させる可能性があります。したがって、最も効果的な解決策は用途に応じて異なり、技術的性能と経済効率のバランスを取る必要があります。
結論
電子機器はますます複雑化しており、欠陥検出はより困難になっている。
X線検査は、光学的方法では検出できない隠れた欠陥を明らかにする。
ナノフォーカス X線源は画像品質と検査速度を向上させることができる
電圧を高くすることで、検出可能性を維持しながら検査時間を短縮できる。
最適化されたX線システムは、スループット収量、および稼働時間
クリス・ニコルソン
クリス・ニコルソンは、マイクロフォーカス そしてナノフォーカス X線源Comet X線。彼の職務には、電子機器製造、半導体検査、およびバッテリー用途で使用されるX線源技術の開発と戦略的管理が含まれる。
参加する前にComet 2023年にX線分野で活躍するクリストファー・ニコルソンは、学術研究と産業計測機器の両方に携わってきました。マックス・プランク研究所とベルリン自由大学で物理学の博士号を取得し、金属と半導体の界面におけるレーザー誘起相転移を研究しました。現在は、高解像度検査のためのX線源技術の進歩と、エレクトロニクスおよび半導体製造における新たな課題への対応を顧客に支援することに注力しています。
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