Integrált áramkörök (IC-k) 3D mérési alkalmazásai

Az 5G mint mobilhálózati szabvány népszerűsége a félvezető eszközök miniatürizálásához vezetett, ami viszont megnövelte a pontos ellenőrzés és elemzés szükségességét. A KEYENCE VK-X sorozatának legújabb funkciói lehetővé teszik ismételt mérések, helyalapú programok, és sablonokon keresztül sikeres/sikertelen eredményű ellenőrzések végrehajtását. Ez a rész műszaki információkat és ellenőrzési alkalmazási példákat mutat be a BGA-val, a huzalkötésekkel, az érintkezőszondákkal és hasonló esetekkel kapcsolatosan, ahol sok ellenőrzést lézermikroszkóppal hajtanak végre.

Tipikus IC-tokozás
Tipikus kötés az integrált áramköri chipek felszereléséhez
Dudorkészítési módszerek flip-chipek kötéséhez
Huzalkötés folyamata
Példák a huzalkötés ellenőrzésére
Példák IC-k ellenőrzésére
Elektromos vizsgálati módszerek
Példák az érintkezőszondák ellenőrzésére

Tipikus IC-tokozás

Az IC-k integrálásának növekedésével általánossá vált a felületszereléses technológia (SMT). A mátrix típusú (BGA típusú) tokokat a nagymértékben integrált IC-khez is használják. Az LSI a Large Scale Integration (magyarul: nagymértékű integrálás) rövidítése, de gyakran használják az integrált áramkörök (IC) szinonimájaként is.

Beillesztéses típusú tokozás

SIP (Single Inline Package): Ezeket a tokokat a NYÁK-okba helyezik be. A kivezetések a tok hosszú oldalától egy sorban nyúlnak ki.
DIP (kétsoros tokozás): Ezeket a tokokat a NYÁK-okba helyezik be. A kivezetések a tok mindkét oldalából lefelé nyúlnak ki.

Felületszereléses technológia (SMT) kivezetős típusú tokozás

SOP (Kis metszetű tokozás): Ezekben az SMT-tokokban a kivezetések a tok mindkét oldaláról kinyúlnak, és a kivezetések hegyei szárnyszerűen szétterülnek.
SOJ (Kis metszetű J-kivezetésű tokozás): Ezekben az SMT-tokokban a kivezetések a tok mindkét oldaláról kinyúlnak, és a kivezetések hegyei befelé vannak hajlítva, mintha lefednék a tokot. Oldalról nézve minden kivezetés úgy néz ki, mint a J betű.
QFP (négyoldalú lapos tokozás): Ezekben az SMT-csomagokban a kivezetések a csomag mind a 4 oldaláról kinyúlnak, és a kivezetések csúcsai szárnyszerűen szétterülnek.
QFJ (négyoldalú lapos J-kivezetésű tokozás): Ezekben az SMT-csomagokban a kivezetések a tok mind a 4 oldaláról kinyúlnak, és a kivezetések hegyei befelé hajolnak, mintha lefednék a tokot.
Oldalról nézve minden kivezetés úgy néz ki, mint a J betű.

Felületszereléses technológia (SMT) kivezetés nélküli tokozással

SON (Kis metszetű kivezetés nélküli tokozással): Ezek az SMT-tokok nem tartalmaznak kivezetést. Csatlakozókapcsokként elektródapárnákat használnak. A SON kétirányú típusokhoz és kis számú csatlakozótűhöz használatos.
QFN (Négyoldalú lapos, kivezetés nélküli tokozás): Ezek az SMT-tokok nem tartalmaznak kivezetést. Csatlakozókapcsokként elektródapárnákat használnak. A QFN egy négyutas típusú tokozás.

Felületszereléses technológia (SMT) mátrix típusú tokozással

BGA (Ball Grid Array): A forraszanyag golyói a tokozás alján vannak sorba rendezve, ahol érintkezőként szolgálnak.
PGA (Pin Grid Array): A lábak a tokozás alján vannak sorba rendezve, ahol érintkezőként szolgálnak.
LGA (Land Grid Array): Az elektródalapok (pl. rézlapok) a tokozás alján vannak sorba rendezve, ahol érintkezőként szolgálnak.

Tipikus kötés az integrált áramköri chipek felszereléséhez

Huzalkötés

A huzalkötés a félvezető chipek elektródáit és a kivezető keretek vagy lemezek elektromos vezetőit vékony arany-, alumínium- vagy rézhuzalokkal köti össze.

Flip-chip kötés

Az IC chipeket közvetlenül a NYÁK-ra rögzítik. Ezt a módszert FC-BGA-nak (Flip Chip-BGA) nevezik. Egy IC chip elektródáin kiemelkedéseket készítenek, amelyeket a NYÁK elektródáihoz kapcsolnak. Ezzel a módszerrel a huzalkötéshez képest helyet takarítanak meg.

A

Félvezető chip

B

Flip (lefelé fordítva)

Dudorkészítési módszerek flip-chipek kötéséhez

Forrasztógolyók rögzítése: Az (előre elkészített) forrasztógolyókat az elektródákra helyezik, és újraömlesztik, hogy kiemelkedéseket hozzanak létre. A pasztanyomtatáshoz képest nagyobb kiemelkedéseket lehet létrehozni. Ezenkívül a forrasztógolyó méretének szabványosítása megakadályozza a végső kiemelkedések magasságbeli különbségeit.
Pasztanyomtatás: A forrasztópasztát az elektródákra nyomtatják, és újraömlesztik, hogy kiemelkedések keletkezzenek. Az áteresztőképesség nagy, de nehéz egységes magasságú kiemelkedéseket létrehozni.
Galvanizálás: A forraszanyag kiemelkedéseit galvanizálással hozzák létre. Finom kiemelkedéseket lehet létrehozni, de az áteresztőképesség alacsony.

Huzalkötés folyamata

Egy (injekciós tűhöz hasonló) cső alakú kapillárist használnak, amelyen fémhuzalok futnak keresztül. A huzal végét nagy feszültséggel szikrákkal kerekítik. Ezután a kerek részt az elektródához kötik és rögzítik. Ezt nevezik golyós kötésnek vagy 1. kötésnek. A kapilláris terhelése, az ultrahanghullámok és a kötési szakasz hője lehetővé teszik a kötés létrejöttét.
A kapilláris a 2. kötési ponthoz mozgatásához a kötéshez használt huzalt folyamatos hurok alakban kell húzni.
Az elektródakivezetéshez való csatlakoztatásakor nincs szükség golyóra, és a huzalt a kapilláris összenyomja. Ezt nevezik varratkötésnek vagy 2. kötésnek.
A drótvágó bezáródik, lecsípi a fémhuzalt, majd a kapilláris felemelkedik, hogy huzal elvágása megtörténik.

A kapillárishegy részei

A

Kúpszög

B

Homlokszög

C

Ferdeszög

D

Ferde átmérő

E

Furat átmérője

F

Hegy átmérője

Példák a huzalkötés ellenőrzésére

Huzalkötés oktatása automatikus méréshez

Kapilláriscsúcs érdességmérés (több mérés)

Példák IC-k ellenőrzésére

A kiemelkedés külső átmérője és magassága

Érdességmérés egy IC-tokozat több sorához

Elektromos vizsgálati módszerek

Ez a rész az elektronikus alkatrészek tipikus elektromos ellenőrzési módszereit mutatja be. Az alkatrész egyszerű nyitásán vagy rövidre zárásán túlmenően az is lehetséges, hogy áramot áramoltassunk át az alkatrészen.

Szondakártya: Az LSI-áramkörök gyártásának részeként a szilíciumlapka tetején kialakított LSI (nagyméretű integrációs) chipek elektromos ellenőrzése során a lapkaellenőrzési eljárás (előfeldolgozás) során használt ülék.
Érintkezőszonda: Ez a különböző elektronikus alkatrészek ellenőrzése során használatos ülék. Ez az ellenőrzés az alkatrészek széles skálájára irányul, beleértve a félvezetőket, az LCD paneleket, a nyers NYÁK-okat, a szerelt NYÁK-okat, csatlakozókat, kondenzátorokat és érzékelőket.

Szondakártyatípusok

Függőleges szondakártya

Ezzel a szondakártyával egy függőlegesen rögzített szondával rendelkező blokkot illesztenek a NYÁK-ra.

[Előnyök]: Felhasználó által definiált szondaelrendezés (négyzettömb típusú, több komponens mérésére is alkalmas); Könnyű karbantartás (Egyetlen szonda cseréje lehetséges.); Apró karcok; Nincs sérülés a forrasztáson
[Hátrányok]: Magas ár; Alumínium betétekkel nehéz használni

Konzolos szondakártya

Ezzel a szondakártyával a volfrámból vagy hasonló anyagból készült tűket közvetlenül a NYÁK-ra rögzítik.

[Előnyök]: Alacsony ár; A függőleges szondakártyákhoz képest szűkebb dőlésszöget tesz lehetővé; Alumínium betétekkel könnyen használható
[Hátrányok]: Korlátozott tűelrendezés; A karbantartás nehézkes (magasságállítás és egyéb javítások szükségesek); Nagy karcok

Az érintkezőszonda szerkezete és csúcsformái

Az érintkezőszonda dugattyúból, hengerből és rugóból épül fel, és egy gyantaülékbe nyomják bele.

A

Érintkezőszonda

a

Henger

b

Rugó

c

Dugattyú

B

Vizsgálandó tárgy

Ív: Rugalmas NYÁK-okkal és más olyan helyzetekben használható, ahol meg kell akadályozni az elektródák károsodását.
Tű: Főleg NYÁK lapokkal és hasonló célpontokkal használható.
Lapos és fordított kúp: A lapos hegyek az elektródák sérülése nélkül érintkeznek a felülettel. A fordított kúpos hegyek az érintkezők és hasonló célpontok fogadására szolgálnak.
Háromszög alakú piramis: NYÁK átmenőfuratokhoz és hasonló célpontokhoz használható.
Korona: Például több ponttal való érintkezés vagy a beépített alkatrészek kivezetéseinek fogadására használható.

Példák az érintkezőszondák ellenőrzésére

INDEX