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Prüfung von Bonddrähten mit einem Digitalmikroskop


Semiconductor Manufacturing and Wire Bonding

Halbleiterfertigung und Drahtbonden

Halbleiter werden in einem präzisen Verfahren hergestellt. Ein Herstellungsschritt ist das Drahtbonden, bei dem Elektroden eines integrierten Schaltkreises über Gold-, Aluminium- und Kupferdrähte mit dem Anschlusskamm verlötet werden. Diese Drähte können einen Durchmesser von nur 10 µm aufweisen und erfordern eine Lötgenauigkeit von 2 bis 3 µm. Aufgrund der beim Löten der Drähte erforderlichen Präzision können kleinste Vibrationen zu einem unzureichenden Bonden und damit zum Ausfall des elektronischen Bauteils führen.

Hersteller untersuchen Bondverbindungen in Halbleitern auf Fehler wie abgelöste Drähte, Verschiebungen der Drahtabstände, Migration und Ablösung der Bonddrähte. Da Halbleiter in großen Mengen hergestellt werden, werden sie in der Regel in automatisch arbeitenden Hochgeschwindigkeitsgeräten geprüft, die für jeden Chip ein „Gut/Schlecht“ -Ergebnis liefern. „Schlechte“ Halbleiter werden ausgesondert und von der Qualitätskontrolle mit einem Licht- oder Digitalmikroskop detailliert untersucht.

Herausforderungen bei der Kontrolle von Bonddrähten

microscopelens

Die Bonddrähte liegen nicht gerade, sondern in einer Schleife, was die Prüfung mit herkömmlichen oder digitalen Mikroskopen zu einer Herausforderung macht. Für die Kontrolle ergeben sich vor allem drei Herausforderungen. In der ersten Phase der Kontrolle erfolgt eine Prüfung der Drähte mit geringer Vergrößerung, damit die Prüfer den gesamten Draht im Sehfeld sehen können. Den meisten Objektiven mit geringer Vergrößerung fehlt jedoch die für sehr scharfe Bilder erforderliche Auflösung, sodass manche Verbindungsfehler nur schwer erkennbar sind.

Eine zweite Herausforderung besteht darin, dass es aufgrund der Form der Drähte schwierig sein kann, den gesamten Draht selbst bei geringer Vergrößerung scharf zu sehen. Selbst bei einem digitalen Mikroskop mit Objektiven mit hoher Vergrößerung und damit guter Schärfentiefe reicht die Auflösung in der Regel nicht aus, um sehr kleine Fehler an Bonddrähten zu analysieren.

Wenn bei geringer Vergrößerung ein Problem festgestellt wird, muss ein Prüfer mit einem optischen Mikroskop auf ein Mikroskop mit hoher Vergrößerung umstellen oder das Objektiv wechseln, um eine genauere Betrachtung durchzuführen. Diese Umstellung kostet jedoch Zeit, da der interessierende Bereich wieder neu eingestellt werden muss. Wird zur Prüfung ein Digitalmikroskop verwendet, hängt die Vorgehensweise beim Umschalten auf eine höhere Vergrößerung vom System ab. Einige digitale Mikroskope haben nur ein Zoomobjektiv. In diesem Fall muss das Objektiv mit geringer Vergrößerung aus dem Mikroskop entnommen und durch ein neues ersetzt werden. 

Vorteile der Prüfung von Bonddrähten mit dem digitalen DSX1000 Mikroskop

Das DSX1000 Mikroskop löst dank seiner Eigenschaften jede der oben beschriebenen Herausforderungen bei der Kontrolle. Die Objektive des Mikroskops erzielen dank der modernen optischen Technologie von Olympus auch bei starker Vergrößerung eine hervorragende Schärfentiefe und hohe Auflösung. Diese Eigenschaft erleichtert es, kleinere Fehler zu erkennen, selbst wenn auf den gesamten Draht fokussiert wird. Wenn Sie eine noch größere Schärfentiefe benötigen als von den Objektiven bereitgestellt, können Sie diese mit der Funktion zur Erhöhung der Tiefenschärfe auf Tastendruck einstellen.

Das Mikroskop vereinfacht auch den Wechsel von geringer zu hoher Vergrößerung. Die Schnellwechselobjektive werden in das Mikroskop ein- bzw. herausgeschoben; der Objektivwechsel erfolgt damit schnell und einfach. Da die Objektivposition unverändert bleibt, müssen Sie nicht erst mühselig wieder den Bereich von Interesse suchen.

SXLOB series objectives

SXLOB-Serie

Depth of focus up button

Schärfentiefe per Tastendruck

XLOB series objectives

XLOB-Serie

Quick-change lenses

Schnellwechselobjektive

Bilder

Bild bei geringer Vergrößerung (150x)

clearly shows the entire section where the pads are soldered during wire bonding
Dieses Bild zeigt deutlich den gesamten Bereich, in dem die Pads während des Drahtbondens verlötet werden.

Bild bei hoher Vergrößerung (560X)

clearly shows the gold wire bonded to the pad
Das Bild zeigt deutlich den Golddraht, der mit dem Pad verbunden ist.

A profile of an arbitrary position Ein Profil einer beliebigen Position wird als 3D-Bild angezeigt, sodass Sie eine 3D-Messung durchführen können.

Olympus IMS
ProductsUsedApplications

Bessere Bilder und Ergebnisse. Die digitalen Mikroskope der Serie DSX1000 ermöglichen schnellere Fehleranalysen mit Genauigkeit und Wiederholbarkeit.

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