Waarnemen en meten van sondekaarten en contactsondes
De uitrol van het mobiele communicatiesysteem van de vijfde generatie (5G) en de producten die dit systeem ondersteunen, hebben de vooruitgang van kleinere en compactere halfgeleiderapparaten verder gestimuleerd. Door deze vooruitgang is voor de elektrische inspectie en analyse van diverse elektronische componenten zoals geïntegreerde schakelingen (IC's) en grootschalige geïntegreerde (LSI) schakelingen, een steeds grotere nauwkeurigheid vereist.
In dit gedeelte worden de basisprincipes uitgelegd van sondekaarten en contactsondes, de inspectie-instrumenten voor de elektrische inspectie van halfgeleiderelementen, en worden tevens de meest recente voorbeelden van werkzaamheden zoals waarnemingen en contactloze 3D-metingen gegeven, waarbij gebruik wordt gemaakt van 4K-beelden die ervoor zorgen dat inspecties steeds zeer nauwkeurig kunnen worden uitgevoerd.
- Wat is een sondekaart?
- Wat is een contactsonde?
- Levensduur van sondekaarten en contactsondes en het belang van waarnemen en meten
- De meest recente voorbeelden van het waarnemen van slijtage en het meten van afmetingen en vormen van sondekaarten en contactsondes
- Een 4K digitale microscoop die de efficiëntie van diverse werkzaamheden zoals het nauwkeurige onderhoud van elektrische inspecties verbetert
Wat is een sondekaart?
Een sondekaart is een inspectie-instrument voor het inspecteren van siliciumwafers tijdens de front-end LSI-fabricage. Een sondekaart bestaat uit een ronde gedrukte schakeling (PCB) met nauwkeurig bevestigde sondepinnen of sondenaalden.
Elke LSI-chip, die op een wafer wordt gefabriceerd, wordt elektrisch geïnspecteerd met het gelijktijdige contact van meerdere op de PCB gerangschikte sondepinuiteinden. Sondekaarten detecteren open en gesloten circuits en meten ook elektrische stroom en hoge frequenties. Een sondekaart wordt gewoonlijk bevestigd aan de probe van een wafertester en tijdens de inspectie van bovenaf in contact gebracht met een waferchip op een objecttafel.
Representatieve typen sondekaarten
Sondekaarten kunnen worden ingedeeld volgens de structuur ervan, met inbegrip van de uitlijning en bevestiging van de sondes. Twee representatieve sondekaarten en de eigenschappen ervan worden hieronder weergegeven.
Verticale (geavanceerde) sondekaart
Een verticale (geavanceerde) sondekaart bestaat uit een PCB en een daaraan bevestigd blok waarop loodrechte sondes zijn bevestigd. Bij dit type sondekaart kunnen sondes flexibel worden uitgelijnd, zoals in een raster, of worden uitgelijnd om meerdere chips te meten. Het onderhoud van sondekaarten is eenvoudig, omdat elke sonde apart kan worden vervangen. Tevens kan het indeuken tot een minimum worden beperkt, zodat soldeer niet wordt beschadigd. De fabricagekosten zijn echter relatief hoog, waardoor die dus minder geschikt is voor aluminium elektrodeblokken (Al-blokken) op wafers.
Cantilever-sondekaart
Een cantilever-sondekaart heeft naalden van wolfraam en soortgelijke materialen. Deze naalden zijn rechtstreeks bevestigd op een PCB.
Dit type kan goedkoper worden geproduceerd dan het verticale type. De sondes kunnen ook op kleinere afstanden worden uitgelijnd zodat Al-blokken kunnen worden gebruikt. Vergeleken met het verticale type heeft het cantilever-type een grotere beperking op de uitlijning van de pinnen en zorgt het cantilever-type voor grotere deuken. Bij dit type moeten gebruikers ook meer tijd en moeite besteden aan periodiek onderhoud zoals reparatie en afstelling (bijvoorbeeld het afstellen van de hoogte).
Wat is een contactsonde?
Een contactsonde is een inspectie-instrument voor continuïteitsinspecties door contact te maken met de elektroden van de diverse elektronische componenten. Contactsondes worden op grote schaal gebruikt voor het inspecteren van elektronische componenten. Diverse elektronische componenten, zoals halfgeleiders, LCD-schermen, printplaten, PCB's, connectors, condensators, sensoren en batterijen, kunnen worden geïnspecteerd met contactsondes.
Contactsondes worden niet alleen gebruikt bij continuïteitscontroles, maar ook om gegevens te verzamelen voor reactie-inspecties van componenten in circuits (in-circuit tests) en voor reactiecontroles bij functietests. Contactsondes worden in het bijzonder gebruikt voor het detecteren van open en gesloten circuits, het meten van hoge frequenties, het controleren van impedanties (weerstanden) en het controleren van parameters van de componenten in circuits.
Structuur van een contactsonde
Een contactsonde bestaat uit een loop en in de loop een veer en plunjer die in contact komen met producten die worden geïnspecteerd. De verbindingsweerstand in de loop kan worden gestabiliseerd door de veerdruk in de loop te optimaliseren. Standaardcontactsondes bevatten onderdelen die met goud zijn verguld om corrosie te voorkomen en de contactdruk van schuivende onderdelen te verminderen.
Het vereiste aantal contactsondes wordt in een voor het inspectiedoel ontworpen mal van hars geperst en de plunjerpunten worden in contact gebracht met dit doel. Dit instrument is zeer onderhoudsvriendelijk omdat het steeds weer opnieuw kan worden gebruikt door simpelweg de versleten sondes in de mal te vervangen.
- A
- Contactsonde
- B
- Loop
- C
- Veer
- D
- Plunjer
- E
- Mal
- F
- Inspectiedoel
Plunjerpuntvormen van contactsondes
De vorm van het contactpunt verschilt al naargelang de vorm van het inspectiedoel zoals elektroden en aansluitklemmen. Een plunjer met de optimale puntvorm voorkomt beschadiging van kwetsbare doelen tijdens de inspectie. De geschikte vormen en toepassingen staan hieronder.
Rond
Deze punt wordt gebruikt voor inspecties waarbij beschadiging van kwetsbare elektroden zoals die op flexibele gedrukte schakelingen (FPC's), moet worden vermeden.
Conisch
Deze punt wordt hoofdzakelijk gebruikt voor het inspecteren van soldeersporen en aansluitblokken op PWB's.
Vlak/concaaf
Een vlakke punt wordt gebruikt om beschadiging van elektroden te voorkomen of wanneer de punt in contact moet komen met een gebied op inspectiedoelen.
Er wordt een concave punt gebruikt wanneer de bolvormige vormen van aansluitklemmen moeten worden geïnspecteerd.
Deltaconus
Een deltaconuspunt wordt gebruikt om concave vormen zoals doorgaande gaten in PWB's te inspecteren.
Kroon
Deze vorm wordt gebruikt om de aansluitdraden van montageonderdelen en bolvormige vormen te inspecteren door contact te maken met meerdere sondes.
Levensduur van sondekaarten en contactsondes en het belang van waarnemen en meten
Levensduur van sondekaarten
Wanneer met een sondekaart LSI-chips worden geïnspecteerd, worden meerdere scherpe en microscopisch kleine sondepinnen in contact gebracht met chipaansluitingen op wafers. Sommige kleine sondekaarten ter grootte van enkele cm² hebben enkele duizenden sondepinnen op een onderlinge minuscule afstand van 20 tot 30 μm. Sondekaarten die uitermate geschikt zijn voor instrumenten voor contactinspectie, hebben een levensduur die niet wordt bepaald door het aantal jaren dat ze worden gebruikt, maar door het aantal malen dat de sondepinnen in contact komen met chips op wafers. De levensduur van standaardsondekaarten wordt bepaald door het aantal contactmomenten, van honderdduizenden tot miljoenen contactmomenten.
Bij de fabricage van grote aantallen chips met een groot aantal wafers is het van groot belang om de staat van de sondepinnen te begrijpen om de kwaliteit van het product te kunnen handhaven. Door versleten of afwijkende sondepinnen kunnen er onjuiste inspectiegegevens worden verkregen, waardoor goede chips worden afgekeurd en er onnodig verliezen worden geleden.
Levensduur van contactsondes
De elektrische levensduur van contactsondes, die elk bestaan uit verschillende onderdelen en een uiteinde met een microscopisch kleine en zeer nauwkeurige vorm, varieert al naargelang de weerstand, de omgeving en de bij de inspectie toegestane omstandigheden. Er moet worden gelet op de temperatuur als de draden worden verwarmd. Standaardcontactsondes zijn bestand tegen ongeveer één miljoen contactmomenten.
Deze duurzaamheid hangt echter af van de inspectie-omstandigheden. Eén belangrijk punt bij het bepalen of een contactsonde zijn levensduur heeft bereikt, is de vorm van de plunjerpunt die in contact komt met inspectiedoelen. Versleten punten kunnen tijdens inspecties voor variaties in de weerstand en dus voor een verkeerde beoordeling zorgen, wat een nadelig effect op de kwaliteitscontrole en het rendement heeft.
Het belang van en problemen tijdens het waarnemen en meten van sondekaarten en contactsondes
De contactpunten van sondekaarten en contactsondes zijn microscopisch klein. Om inspectiefouten te voorkomen die ertoe kunnen leiden dat defecte producten over het hoofd worden gezien, of dat het rendement daalt, zijn periodieke, vergrote waarnemingen en metingen belangrijk om te kunnen vaststellen of instrumenten door slijtage of door andere redenen hun levensduur hebben bereikt.
De inspectie-instrumenten hebben driedimensionale en microscopisch kleine contactpunten, waardoor het moeilijk is om het gehele doel duidelijk waar te nemen met optische microscopen, omdat slechts een deel van het doel in beeld kan worden gebracht wanneer dat sterk vergroot wordt waargenomen.
Het is ook moeilijk om microscopisch kleine 3D-vormen en afmetingen zoals de vorm van de pinnen en de hoogte van de contactpunten nauwkeurig te meten met contactmeetinstrumenten, omdat de sonde van het meetinstrument die te groot is voor het inspectiedoel, tegelijkertijd contact maakt met meerdere sondepinnen die op zeer kleine afstand van elkaar zijn uitgelijnd, of druk uitoefent tijdens het meten. Het meten van afmetingen blijft moeilijk, zelfs wanneer beeldverwerking wordt toegepast, omdat het geheel van deze doelen met microscopisch kleine vormen niet in beeld kan worden gebracht.
Lees verder voor een inleiding tot de meest recente voorbeelden van het met onze 4K digitale microscoop waarnemen en meten waarmee problemen worden opgelost.
De meest recente voorbeelden van het waarnemen van slijtage en het meten van afmetingen en vormen van sondekaarten en contactsondes
Het is van belang inzicht te hebben in de microscopisch kleine vormen van de pinnen van de sondekaart en de plunjerpunten van de contactsonde door beschadigingen zoals slijtage waar te nemen en te meten, omdat deze vormen zeer bepalend zijn voor de nauwkeurigheid van elektrische inspecties. Er doen zich echter veel problemen voor tijdens het waarnemen en meten.
De 4K digitale microscoop uit de VHX-reeks van KEYENCE heeft een HR-lens met hoge resolutie en een 4K CMOS-beeldsensor, waarmee heel nauwkeurig de microscopisch kleine vormen van inspectie-instrumenten kunnen worden vastgelegd met 4K-beelden in hoge resolutie. Met deze microscoop kunnen ook aan de hand van waarnemingsbeelden 2D- en 3D-metingen uiterst nauwkeurig worden uitgevoerd. Hieronder staan toepassingsvoorbeelden van de VHX-reeks waarmee niet alleen de problemen tijdens het waarnemen en meten van de inspectie-instrumenten kunnen worden opgelost, maar ook de verfijning en efficiëntie van die werkzaamheden kunnen worden verbeterd.
Waarnemen van pincontact van sondekaart en gekantelde waarneming
De 4K digitale microscoop uit de VHX-reeks heeft zowel een grote scherptediepte als een hoge resolutie. 4K-beelden met hoge resolutie kunnen vanuit elke hoek worden gemaakt.
Bij deze microscoop wordt het systeem voor waarneming uit vrije hoek met een zeer nauwkeurige XYZ-gemotoriseerde objecttafel gebruikt om gekantelde waarneming vanuit elke hoek met een gemakkelijke uitlijning van het zichtveld, de rotatie en de schuine-asbeweging mogelijk te maken.
HR-beelden kunnen ook tijdens handmatige waarneming worden vastgelegd waardoor er zelfs kan worden waargenomen wanneer het lastig is om de waarnemingsomstandigheden op de objecttafel te reproduceren.
Meten van de buitendiameter van hoogte van de pinnen op een sondekaart
De 4K digitale microscoop uit de VHX-reeks kan met behulp van heldere waarnemingsbeelden en zonder het doel aan te raken zeer nauwkeurige 2D- en 3D-metingen uitvoeren.
Gemeten waarden van de buitendiameter, die nodig zijn om inzicht te krijgen in de slijtage van de pinpunten van de sonde, kunnen ook in realtime met de muis worden verkregen terwijl er op het scherm wordt gekeken. Verschillende zaken zoals de afstand tussen twee punten, parallelle lijnen en gebieden, kunnen ook op dezelfde manier worden gemeten.
3D-metingen kunnen worden uitgevoerd door de hoogte van de pin vast te leggen. Profielmetingen kunnen worden uitgevoerd door simpelweg een gewenste locatie op te geven, waardoor gemakkelijk de waarden van de doorsnedehoogte op de opgegeven locatie kunnen worden verkregen.
Een sterk vergrote waarneming kan naadloos worden omgeschakeld naar een contactloze meting van de afmeting, waardoor de werkefficiëntie wordt verbeterd. Meetwaarden en beelden kunnen worden opgeslagen en geschiedenis ervan helpt bij het begrijpen van tendensen zoals het verloop van slijtage en vervorming.
Sterk vergrote waarneming van uiteinden van contactsondes
De plunjerpunten van contactsondes, die microscopisch kleine driedimensionale vormen hebben, slijten gemakkelijk omdat die in contact komen met inspectiedoelen. Bij het sterk vergroot waarnemen van deze doelen moet vaak een afweging worden gemaakt tussen vereisten en omstandigheden, bijvoorbeeld bij beelden die niet in het hele zichtveld scherp in beeld kunnen worden gebracht, en een resolutie die lager is.
De 4K digitale microscoop uit de VHX-reeks heeft zowel een grote scherptediepte als een hoge resolutie. Deze combinatie zorgt met duidelijke beelden die zelfs sterk vergroot volledig zijn scherpgesteld in het zichtveld, voor een duidelijke waarneming van microscopisch kleine slijtage en afschilfering van plunjerpunten.
Omdat inspectie-instrumenten van metaal zijn gemaakt, is het tijdrovend en lastig om de verlichtingscondities te bepalen vanwege de effecten van verspreide reflecties. De VHX-reeks is voorzien van een multiverlichtingsfunctie, waarmee automatisch met één druk op een knop beeldgegevens die onder een omnidirectionele verlichting zijn vastgelegd, kunnen worden verkregen. Gebruikers kunnen onmiddellijk gaan waarnemen door eenvoudig het voor het doel geschikte beeld te selecteren, wat de tijd die nodig is voor het bepalen van de verlichtingsconditie, aanzienlijk vermindert.
Bovendien kunnen de verlichtingscondities waaronder een beeld is vastgelegd, worden gereproduceerd door dat beeld te selecteren. Zo kan er sneller worden gewerkt, zelfs wanneer de slijtage van meerdere plunjerpunten onder dezelfde omstandigheden moet worden waargenomen.
3D-weergave en profielmeting van uiteinden van contactsondes
Met de 4K digitale microscoop uit de VHX-reeks kunnen meerdere beelden op verschillende scherpstelposities worden vastgelegd en kan van die beelden één beeld voor een zeer nauwkeurige 3D-weergave en zeer nauwkeurige 3D-metingen worden gemaakt. Op het 3D-scherm worden zelfs de vorm en ruwheid van het oppervlak weergegeven, zodat het doel vanuit elke hoek kan worden waargenomen.
Profielmetingen kunnen ook worden uitgevoerd door de gewenste locatie met de muis aan te geven. Zo kunnen vormen en afmetingen van dwarsdoorsneden op gewenste plaatsen op een niet-destructieve, contactloze manier worden verkregen.
Met deze functies kunnen onregelmatigheden in het oppervlak op submicrometerniveau worden gemeten en kan de mate van slijtage met nauwkeurige waarden worden bepaald, zelfs wanneer de plunjerpunt een microscopisch kleine en complexe vorm heeft.
Een 4K digitale microscoop die de efficiëntie van diverse werkzaamheden zoals het nauwkeurige onderhoud van elektrische inspecties verbetert
De geavanceerde prestaties en gevarieerde functies van de 4K digitale microscoop uit de VHX-reeks ondersteunen niet alleen de waarneming en meting van inspectie-instrumenten met microscopisch kleine vormen, maar ook onderzoek, ontwikkeling en kwaliteitsborging voor diverse situaties op elektronicagebied zoals PWB's, gebruik van soldeerpasta en fabricage en montage van elektronische apparaten.
Eén microscoop uit de VHX-reeks is alles wat u nodig hebt om waar te nemen met 4K-beelden met hoge resolutie, zeer nauwkeurige 2D- en 3D-metingen uit te voeren en zelfs automatisch rapporten op te stellen, waardoor de werkzaamheden aanzienlijk efficiënter worden. Klik op de onderstaande knoppen voor aanvullende informatie of vragen over producten.
