三维丝焊检验结构挑战

添加更多的层包很难,有时不可能,检查导线债券深处的不同层。

导线债券可能看起来像旧的技术,但它仍然是选择的焊接方法广泛的应用程序。这是尤其明显在汽车、工业和许多消费者应用程序,在大部分的芯片不发达国家最先进的工艺技术,以及各种记忆。

但导线债券也有一系列的问题,这些问题正变得越来越明显。他们缺乏足够的I / o越来越异构设备,他们似乎脆弱和过于复杂而倒装芯片。这只是开始。此外,焊料球可能是畸形的,什么是被称为“高尔夫球”的缺陷。电线可能“抑郁”,这意味着他们不符合正常的形状,或者他们可能没有达到他们的预期垫。最糟糕的是,缺陷可以隐藏在数以百计的重叠线交织的复杂性,导致打开或失败,可能未被发现。

“这是几乎不可能的返工层一旦层之上,”Jeff Schaefer说,高级工艺工程师Promex行业。“我们看到的东西,这将是六环在衬底和两个环模。模具的外环通常去前三个戒指在衬底上的内圈,然后死→衬底上的外环,所有这些东西都是在彼此之上。”

图1:丝焊缺陷的例子。来源:力量

传统上,有两种方法来发现缺陷。

“从这种技术的那一天开始,他们一直在做同样的测试,“每Viklund说,IC射频产品包装和主管西门子EDA。“这是破坏性试验,他们做一个测试设计,试图拉电线,和衡量他们抓住。虽然他们仍然这样做,一个有趣的问题是,‘我们能检查的东西要被运送到客户并验证它好吗?”“

事实上,破坏性的方法受到较小的和更复杂的配置,对半导体产品的产品线经理克里斯·戴维斯表示诺信。“测试可以更加困难比将电线。需要有一个工具或实现适应球场内的电线为了做机械测试。结合的方式在发生变化过程发生,所以债券变得几乎不可测试的形式。”

非破坏性的方法是目测,相对简单,只是一层检查。所有需要用肉眼也看线债券,或当他们变得越来越小,光学显微镜。精度的最大挑战是吞吐量:可能有成千上万的电线在一个芯片上,但经营者必须在几秒钟判断跟上生产运行。

在许多情况下,现在的复杂性远远超过人眼所能掌握在任何速度。在某些情况下,可能有十几个或更多的层线债券。一个具有挑战性的例子是在内存中,弗兰克Chen说应用程序和产品管理主管力量。“NAND / DRAM的每一层需要导线债券,导致许多电线飞过。以前,当它只是一个单层的导线债券,这是比较容易告诉做空。现在,随着多个线重叠,很难确定电线短路或连接到一个不同的层。”

图2:x光丝焊检验三个角度来确定独特的线路径和相邻导线之间的距离。来源:力量

在钢丝粘合,监控线之间的距离也是至关重要的,因为如果他们太接近他们最终可以在机械或热应力下短。挑战在于监测导线之间的这种优势在多个维度。

“在功能测试,测试通过导线债券,并将明显发现如果有一个开放的连接或短路,“Viklund说。“他们看待事物像线扫描。这些线保税设计都包含在环氧树脂。有风险,当环氧树脂流动,它拖着电线,然后电线弯曲侧向水平,他们彼此太接近或触摸。”

这些问题的解决方案可以超越光学显微镜为x射线显微镜。“妨害光学检查处理的反射金属导线在3 d分析,”陈先生说。“x射线显微镜可以避免这个问题,确定独特的线路径使用几个角度来维护高吞吐量。”

虽然一些芯片组装,这样所有的电线都可见,有些非常复杂,甚至2 d x射线是不够的,Viklund说。“如果你有八个级别的导线相互循环的顶部,你不做3 d x射线,很难说事情重叠在同一个平面上。标准的2 d x光只是一个二维投影的你的设计,你不能告诉如果有冲突的深度图片。”

x射线检查可以超越人类操作员能赶上,导致x射线检测的自动化。”当模具上相互连接的电线,这是非常具有挑战性与手工的x射线检查,尤其是典型的缺陷,如清洁工或下垂,“说诞生瑞尔,产品线经理自动化x射线检测系统产品线的诺信。

对x射线,也有不同的材料和厚度的挑战,这往往是部门的依赖。“汽车,大部分控制器仍保税用金线,”瑞尔说。“虽然检查更有挑战性,复杂性也在不断上升。所以他们更少的材料和更多的问题,因为一个问题,因为样品的复杂性。通常,我们必须结合检验方法从2 d和2.5 d为了迎合期间可能发生的所有线检查。我们也有检查模具转移或可怜的润湿性和类似的方面。”

相比之下,消费电子产品通常是铜的债券,这对x射线检查提出了自己的问题。“这是一个不太明显,低对比度材料,这使得它很难获得这些导线的尺寸。它可以下降到0.6毫升,直径约20微米,”瑞尔说。“所以这真的需要高分辨率和低功率和一点时间检查类型与黄金相比电线。但复杂性进来了。我认为最具挑战性的产品我们必须检查通常是铜线与高复杂性从消费电子产品。”

尺寸变小,x射线计量也可以遇到物理限制,戴维斯说。“分辨率大小,我们有限的波长光子,我们使用检查产品。所以当x射线是好的,它有一个效率极限,因为我们需要能够通过x射线通过产品和把它变成我们可以测量另一方面,”戴维斯说,诺信的。“我们试图提高量子效率来检测这些x射线越来越低的能量,从x射线源和得到更多的探测器,这样我们才能正确检查在更高的分辨率。"

AI /毫升
随着x射线变得自动化,人工智能可以帮助与准确性。可以编写一个人工智能算法来验证一个规范化的形状或学习不完美的形状国旗。自动化系统与人工智能程序可以检测到的缺陷甚至在2.5 d栈,瑞尔说。

但是,人工智能有其风险和挫折,警告Viklund和陈。

“你依赖于测试设备正确的算法来检测,“Viklund说。“但你不想要任何假阳性。如果你把一个完美设计的腰带和不船,这是一个成本。”

一家公司发明了一种算法,帮助自动化检查,根据陈。但最终,它变成了一个无望追赶的游戏。“一旦有一点复杂,那么算法了,他们不得不花更多的精力来开发一遍。它可以成为无穷无尽。你解决这个问题,那么部分更复杂,它的休息时间了。”

光学
光学检验共焦显微镜的形式,也是推动,它可以竞争在这个新的世界,奥利弗·舒尔茨说,业务发展经理、半导体Precitec。“廉价的解决方案一开始只是相机,但相机有问题。这只是二维的。你没有图像的深度。你需要有一个深度测量范围。”

他的公司,例如,使高速共焦传感器,可以集成到钢丝焊接机器本身钢丝粘合后或作为一个独立的系统。“共焦显微镜已经存在了几十年,”舒尔茨说。“因为丝焊有多个点,你需要得到一个三维图片,共焦传感器是不够的。如果你只有一个点,它是必要的移动传感器沿整个线。所以你需要分别测量每一线,这将花费太多的时间和传感器会太慢了。如果你有多个点,你只是移动线下面的样品这是真的像一个扫描仪。”

结论
最终,丝焊检验方法的选择归结为用例和成本。“这取决于你的设备的最终价格是什么,”舒尔茨说。“这是一个简单的例子。DVD播放器在笔记本电脑上可能有一个激光在与一个或两个债券电线连接到电源和激光可能花费1美元。永远不会有回报的投资购买先进的光学系统来检查它。太贵了,尤其是在机器学习的软件。”

相比之下,他说,如果你的最终产品是一个海底电缆,一个激光二极管可能花费5000美元。“你需要一个更高的收益率。和替代成本更高,因为它是海底。这些人更愿意投资计量系统,”舒尔茨说。“在每一个过程,它是相同的。研发的人有许多很酷的想法如何测量和可能是必要的。但在一天结束的时候,有个人计算的成本提高收益,和他回来,问,有投资回报吗?”