Szondakártyák és érintkezőszondák vizsgálata és mérése
Az ötödik generációs mobilkommunikációs rendszerek (5G) és az ezt támogató termékek elterjedésével még kisebb és sűrűbb félvezető eszközök kerültek bevezetésre. Ennek a fejlődésnek köszönhetően a különféle elektronikus komponensek, például az integrált áramkörök (IC) és a magas integráltságú áramkörök (LSI) elektromossági vizsgálata és elemzése igen nagy pontosságot igényel.
Ebben a fejezetben átvesszük a szondakártyák és az érintkezőszondák alapjait – ezek a félvezető eszközök elektromossági vizsgálatához használt berendezések –, valamint bemutatjuk, hogy milyen új lehetőségek kínálkoznak a 3D-s mérések érintkezés nélküli elvégzésére. Ehhez ma már 4K-s digitális képek is elérhetőek, így Ön rendkívül pontos vizsgálatokat végezhet.
- Mi az a szondakártya?
- Mi az az érintkezőszonda?
- A szondakártyák és az érintkezőszondák használata, valamint a megfigyelések és a mérések fontossága
- Új módszerek a szondakártyák és érintkezőszondák kopásának megfigyelésére, mérésére és alakjának megállapítására
- Egy 4K-s digitális mikroszkóp, amellyel számos műveletet hatékonyabban elvégezhet, és pontosabbá teheti az elektromossági vizsgálatokat
Mi az a szondakártya?
A szondakártya egy vizsgálati műszer, amelyet a szilíciumlemezek bevizsgálása során használnak az LSI áramkörök gyártása során. A szondakártya egy kör alakú nyomtatott áramköri kártyából (NYÁK-ból) áll, amelyen pontosan rögzített szondacsipeszek vagy -tűk foglalnak helyet.
A lapkára gyártott LSI-chip elektromossági vizsgálatához az szükséges, hogy a NYÁK-on elhelyezett szondacsipesz egyszerre érintkezzen. A szondakártyák érzékelik a szakadást és a rövidzárlatot, valamint képesek mérni az elektromos áramerősségeket és a magas frekvenciákat. A szondakártyát általában egy lapkavizsgáló szondájához csatlakoztatják, és az ellenőrzés során felülről érintkezésbe hozzák a lapkán lévő chippel.
A szondakártyák gyakran használt típusai
A szondakártyákat felépítésük alapján kategorizálhatjuk, amibe a szonda állása és rögzítése is beletartozik. Alább bemutatunk két jellemző szondakártyát, valamint ezek jellemzőit.
Függőleges (fejlett) szondakártya
A függőleges (fejlett) szondakártya egy NYÁK-ból és egy hozzá tartozó blokkból áll, amelyre merőlegesen vannak rögzítve a szondák. Ennél a típusnál a szondákat rugalmasan lehet beállítani, például rácsmintázatba, vagy úgy is igazíthatók, hogy több chip mérésére is alkalmasak legyenek. A karbantartás egyszerű, mivel a szondákat egyenként ki lehet cserélni. Emellett a horpadások előfordulását és a forrasztások károsítását is elkerülheti. A gyártási költségek azonban aránylag magasak, ezért ez a típus nem a legmegfelelőbb megoldás a lapkák alumínium elektródapárnáihoz.
Konzolos szondakártya
A konzolos szondakártya tűi volfrámból és hasonló anyagokból készülnek. Ezeket a tűket közvetlenül a NYÁK-ra lehet rögzíteni.
A konzolos kártyák előállítása olcsóbb, mint a függőleges típusoké. Szondáit kisebb osztatú elemekhez is be lehet igazítani, így például alumíniumpárnákhoz is használható. A függőleges típushoz képest kevésbé rugalmasan lehet beállítani a csipeszeket, valamint a konzolos típus nagyobb horpadásokat is okoz. Emellett ennél a típusnál sok időt és energiát kell fordítani a rendszeres karbantartásra, a javításokra és a beállításokra (például a magasság meghatározására).
Mi az az érintkezőszonda?
Az érintkezőszonda egy vizsgálati műszer, amely a szakadásmentesség ellenőrzésére szolgál: ehhez érintkezést alakít ki a különböző elektronikus komponensek elektródái között. Az érintkezőszondákat széles körben használják az elektronikus alkatrészek vizsgálatához. Ezekkel a berendezésekkel számos különféle elektronikus egység ellenőrizhető: például félvezetők, folyadékkristályos panelek, NYÁK-ok, csatlakozók, kondenzátorok, érzékelők és akkumulátorok.
Az érintkezőszondákat nem csupán a szakadásvizsgálatokhoz használják: adatokat is gyűjtenek velük, amelyeket az áramköri alkatrészek működésének és a funkciótesztek során tanúsított működésnek az ellenőrzésére használnak. Az érintkezőszondákat használják szakadások és rövidzárlatok keresésére, magas frekvenciák mérésére, az impedancia (ellenállás) ellenőrzésére, valamint az áramköri elemek paramétereinek megállapítására.
Az érintkezőszondák felépítése
Az érintkezőszonda vázát egy henger alkotja, amelyben egy rugó és egy dugattyú található – ezek lépnek érintkezésbe a vizsgálat tárgyával. A hengerben lévő csatlakozási ellenállást a rugónyomás optimalizálásával lehet stabilizálni. A legtöbb érintkezőszonda aranybevonatos alkatrészeket tartalmaz, ami megakadályozza a korróziót, és csökkenti a csúszó részek érintkezési nyomását.
A megfelelő számú érintkezőszondát benyomják egy kifejezetten a vizsgálandó tárgyhoz tervezett gyantaülékbe, a dugattyú csúcsát pedig érintkezésbe hozzák a tárggyal. Ez a készülék többször is felhasználható, karbantartásához elég kicserélni az elkopott szondákat az ülékben.
- A
- Érintkezőszonda
- B
- Henger
- C
- Rugó
- D
- Dugattyú
- E
- Ülék
- F
- Vizsgálandó tárgy
Különböző alakú dugattyúcsúcsok az érintkezőszondákhoz
Az érintkezőcsúcs alakja a vizsgálandó tárgy (ami lehet például egy elektróda vagy egy sorkapocs) alakjától függően változtatható. Az optimális csúcsformájú dugattyú használatával elkerülheti, hogy a vizsgálat során kár keletkezzen a törékeny céltárgyakban. Alább bemutatunk néhány gyakran használt alakot, valamint ezek alkalmazási területeit.
Kerek
Ezt a csúcsot olyan esetekben használják, ha fontos, hogy elkerüljék a sérülékeny elektródák károsodását – például amelyeket a hajlékony nyomtatott áramkörökben használnak.
Gömbölyű
Ezt a típust főként nyomtatott huzalozókártyák különböző elemeinek vizsgálatára használják.
Lapos/konkáv
A lapos csúcs segítségével elkerülheti az elektródák károsodását, valamint olyankor is ilyet használnak, ha a csúcsnak érintkeznie kell a vizsgálati tárgyak egy adott területével.
Ha konvex sorkapcsokkal kell érintkezést kialakítani, konkáv csúcsot használnak.
Delta-kúp
A delta-kúp segítségével konkáv területeket vizsgálhat, például a nyomtatott huzalozókártyák lyukaiban.
Korona
Ez az alak a rögzítőelemek vezetékeinek és konvex tárgyak vizsgálatára használható, amihez több szondát is érintkezésbe kell hozni.
A szondakártyák és az érintkezőszondák használata, valamint a megfigyelések és a mérések fontossága
A szondakártyák üzemideje
Amikor a szondakártya segítségével vizsgálnak egy LSI-chipet, a mikroszkopikus méretű, éles szondacsipeszek érintkeznek a lapkákon található chipekel. Vannak olyan, mindössze pár négyzetcentiméteres szondakártyák, amelyeken több ezer, egymástól mindössze 20-30 μm-re elhelyezkedő szondacsipesz található. A szondakártyák rendkívül kifinomult vizsgálóberendezések. Üzemidejüket nem években adjuk meg, hanem úgy, hogy a szondacsipeszek hány alkalommal érintkezhetnek a lapkákon található chipekkel. A legtöbb szondakártya általában több százezer, sőt akár egymillió érintkezés után éri el üzemideje végét.
Ha jelentős mennyiségű chipet kell legyártani nagyszámú lapka használatával, a termékminőség fenntartása érdekében rendkívül fontos, hogy a gyártó tisztában legyen a szondacsipeszek állapotával. Ha a csipeszek elkopnak vagy meghibásodnak, helytelen vizsgálati adatokat fognak adni, ami akár megfelelő minőségű chipek leselejtezéséhez, és így a hozam csökkenéséhez vezethet.
Az érintkezőszondák üzemideje
Az érintkezőszondák több alkatrészből, köztük egy mikroszkopikus méretű, rendkívül pontosan kialakított alakú csúcsból állnak. Üzemidejük a vizsgálat során fennálló ellenállástól, környezeti viszonyoktól és más feltételektől függ. Emellett a vezetékekre alkalmazott hőmennyiségre is oda kell figyelni. A legtöbb érintkezőszonda mechanikai szempontból akár egy millió érintkezést is képes elvégezni.
Tartósságuk azonban nagyban függ a vizsgálati feltételektől. Ahhoz, hogy megállapítsuk, elért-e az érintkezőszonda üzemidejének végére, fontos, hogy megvizsgáljuk a vizsgálati tárgyakkal érintkező dugattyúcsúcs alakját. Az elkopott csúcsok ingadozást okozhatnak az ellenállásban, ami hibás kiértékeléshez vezethet, ez pedig csökkentheti a minőségbiztosítás hatékonyságát és a hozamot.
A szondakártyák és az érintkezőszondák vizsgálatának és mérésének fontossága, valamint az e műveletek során felmerülő problémák
A szondakártyák és az érintkezőszondák egyaránt mikroszkopikus tárgyakkal érintkeznek. A vizsgálati hibák következtében előfordulhat, hogy nem veszik észre a selejtes termékeket, így csökken a hozam. Ennek elkerülése érdekében rendszeres nagyított megfigyeléseket és méréseket kell végezni, hogy megállapítható legyen, elértek-e a műszerek az üzemidejük végére.
A vizsgálatokhoz használt műszerek azonban háromdimenziós és mikroszkopikus érintkezőket tartalmaznak, így optikai mikroszkóp segítségével nehéz a teljes tárgyat tisztán megvizsgálni, mivel erős nagyítás mellett csak egy része hozható fókuszba.
Emellett a 3D-s alakok (például a tű formája) és méretek (például az érintkezőszonda magassága) pontos megállapítása is nehézséget jelenthet, mivel a mérőműszer szondája nagyobb a vizsgálati tárgynál, és egyszerre több, egymástól adott távolságban lévő tű érintkezik a tárggyal, vagy például nyomást kell alkalmazni a méréshez. A méretek meghatározása akkor is kihívást jelenthet, ha képfeldolgozásos módszert használnak, mivel nem lehet a teljes, mikroszkopikus alakzatokat tartalmazó céltárgyat fókuszba hozni.
Ha tovább olvas, friss alkalmazási példákat talál 4K-s digitális mikroszkópunkkal kapcsolatban, amely megoldást jelent a megfigyelések és a mérések terén az előzőekben bemutatott problémákra.
Új módszerek a szondakártyák és érintkezőszondák kopásának megfigyelésére, mérésére és alakjának megállapítására
Rendkívül fontos, hogy a vállalat tisztában legyen a szondakártyák tűinek és az érintkezőszondák dugattyúcsúcsának mikroszkopikus alakjával, és ennek révén felmérhesse az ezekben keletkezett kopást, mivel e komponensek sérülése jelentősen befolyásolja az elektromossági vizsgálatok pontosságát. E megfigyelési és mérési feladatok során azonban számos probléma felmerülhet.
A KEYENCE VHX sorozatú 4K-s digitális mikroszkópja nagy felbontású HR-objektíveket és 4K-s CMOS-képérzékelőt használ, így Ön éles 4K-s képeken, pontosan megfigyelheti a vizsgálatokhoz használt műszerek mikroszkopikus komponenseit. E mikroszkóppal ráadásul közvetlenül a vizsgálati képeken végezhet pontos 2D-s és 3D-s méréseket. Alább bemutatjuk, hogy milyen módokon használhatók a VHX sorozat termékei, amelyek megoldást kínálnak a vizsgálati műszerek megfigyelése és mérése során felmerülő problémákra, és fejlettebbá, hatékonyabbá teszik ezeket a műveleteket.
A szondakártya tűérintkezőjének megfigyelése és döntött vizsgálata
A VHX sorozatú 4K-s digitális mikroszkóp nagy mélységélességet és felbontást kínál. Bármilyen szögből képes nagy felbontású 4K-s képeket rögzíteni.
A változtatható szögű megfigyelőrendszer nagy pontosságú XYZ motorizált tárgyasztallal egészül ki, amely bármely szögből lehetővé teszi a döntött megfigyelést a látómező egyszerű igazításával, elforgatásával és a döntési tengely mozgatásával.
Emellett akár kézben tartott vizsgálatok esetén is nagy felbontású képek készíthetők, így nem optimális körülmények között is rendkívül pontos megfigyeléseket végezhet.
A szondakártyatűk külső átmérőjének és magasságának mérése
A VHX sorozatú 4K-s digitális mikroszkóp a céltárgy érintése nélkül is nagy pontosságú 2D-s és 3D-s méréseket tud végezni, amelyekben éles képek segítik a kezelőt.
Ön egyszerű egérműveletekkel, a kijelzőt figyelve megmérheti a szondacsipesz külső átmérőjét, amely különösen fontos a kopás felméréséhez. Ezzel a módszerrel más értékeket is könnyen megkaphat, például két pont, két párhuzamos vonal vagy két terület egymástól való távolságát.
A csipesz magasságadatainak rögzítésével 3D-s méréseket is végezhet. A profilméréshez mindössze meg kell adnia a kívánt helyet, így egyszerűen megkaphatja az adott terület keresztmetszeti magasságértékeit.
Az erős nagyítás melletti megfigyelésről könnyedén átválthat érintkezésmentes mérésre, így hatékonyabban végezheti a munkáját. A mért értékeket és a képeket mentheti, és e korábbi elemek segítségével nyomon követheti a trendeket, például a kopás és a deformálódás előrehaladását.
Az érintkezőszonda végeinek vizsgálata erős nagyítás mellett
Az érintkezőszondák dugattyúcsúcsán mikroszkopikus háromdimenziós elemek találhatók, amelyek érintkezésbe lépnek a vizsgálati tárgyakkal, így könnyen elkopnak. E céltárgyak erős nagyítás melletti megfigyelése során hagyományosan nem volt lehetséges minden elvárásnak megfelelni: például nem lehetett a teljes látómezőt fókuszba hozni, vagy csak alacsonyabb felbontást lehetett elérni.
A VHX sorozatú 4K-s digitális mikroszkóp nagy mélységélességet és felbontást kínál. Ennek köszönhetően Ön még erős nagyítás mellett is a teljes látómezőben fókuszált képeket kap, amelyeken nagyszerűen megfigyelheti a dugattyúcsúcsok mikroszkopikus kopását és töredezettségét.
A vizsgálati műszerek fémből készülnek, ezért a szórt fényvisszaverődés miatt hagyományosan rengeteg időt és erőfeszítést igényelt a megfelelő megvilágítási viszonyok megkeresése. A VHX sorozat többszörös megvilágítás funkcióval rendelkezik, amellyel egyetlen gombnyomással, automatikusan rögzíthet több irányból megvilágított képeket. A kezelők kiválaszthatják az adott feladathoz megfelelő képet, és így azonnal megkezdhetik a megfigyelést. Így jóval kevesebb időt igényel a megfigyelési körülmények meghatározása.
Emellett ha szeretné ismét betölteni egy korábbi kép rögzítésénél használt megvilágítási beállításokat, egyszerűen ki kell választania a kívánt képet. Ez felgyorsítja a műveletek sebességét, például ha azonos feltételek mellett kell több dugattyúcsúcsot megvizsgálni.
Az érintkezőszonda végeinek 3D-s megjelenítése és profilmérése
A VHX sorozatú 4K-s digitális mikroszkóp képes több, eltérő fókuszpozíciójú képet rögzíteni, majd rövid idő alatt összeállít belőlük egy kompozit képet, amelyen Ön rendkívül pontos 3D-s méréseket végezhet. A 3D-s képen a felületek alakját és érdességét is láthatja, így bármilyen szögből megvizsgálhatja a céltárgyat.
A profilméréshez sincs szükség bonyolult műveletekre: egyszerűen csak meg kell adni az irányt az egérrel. Így roncsolás és érintkezés nélkül megállapíthatja a keresztmetszeteket alakját és méreteit.
Ezekkel a funkciókkal szubmikrométeres szinten, pontos értékek segítségével vizsgálhatja a felületi rendellenességeket és a kopás mértékét, akkor is, ha a dugattyúcsúcs összetett, mikroszkopikus elemekből áll.
Egy 4K-s digitális mikroszkóp, amellyel számos műveletet hatékonyabban elvégezhet, és pontosabbá teheti az elektromossági vizsgálatokat
A VHX sorozatú 4K-s digitális mikroszkóp nagy teljesítményének és széles funkciókészletének köszönhetően nem csupán a vizsgálatokhoz használt műszerek mikroszkopikus elemeinek vizsgálatára és mérésére alkalmasak, hanem az elektronika területén szükséges számos kutatás-fejlesztési és minőségbiztosítási feladatban is segítenek, amilyenek például a nyomtatott huzalozású lemezek, a forraszpaszta felvitele, valamint az elektronikus berendezések gyártása és rögzítése.
Mindössze egyetlen VHX sorozatú egység szükséges, amellyel nagy felbontású 4K-s képeket rögzíthet, rendkívül pontos 2D-s és 3D-s méréseket végezhet, sőt akár automatikus jelentéseket is beállíthat, így minden munkafolyamatot hatékonyabban elvégezhet. Ha többet szeretne megtudni a termékről, vagy ha bármilyen kérdése van, kattintson az alábbi gombra.
