2D, Tomosynthese und CT

Speziell die Tomosynthese, bei Dage „X-Plane“, ist eine sehr einfache Methode der FA. Sie hat den Vorteil, dass sie zerstörungsfrei ist und die Aufnahmen mit einem 2D Röntgengerät gemacht werden können. Es besteht zudem die Möglichkeit, die X-Plane Daten in eine CT-Software, wie z.B. den CERA-XPlorer von Siemens zu importieren. Es ist dieselbe Software, die auch für die CT-Option zur Verfügung steht. Dieser Import der Tomosynthese-Daten in den CERA-XPlorer ermöglicht eine bessere Beurteilung der Fehlerursache. Anhand verschiedener Fehler bei Baugruppen, wie HiP, Cracks in Bauteilen wie BGA-Balls, Widerständen, werden die zur Verfügung stehenden Möglichkeiten gezeigt.

Die Aufnahmen wurden mit einer Nordson Dage Diamond FP angefertigt. Die Diamond FP bietet eine Detailerkennbarkeit von 100nm bis 4 W – ab 4W eine submicron-Detailerkennbarkeit und einen 3 MP FPD. Die Röntgenröhre ist eine „sealed transmissive“ Röntgenröhre, hat aber nichts mehr gemein mit den konventionellen geschlossenen Röhren, die heute noch in AXI´s verendet werden. Hauptgrund für die Entwicklung der NT-Röhren: für die gewährleistete „ feature recognition“ reicht das Vakuum bei offenen Röhren nicht mehr aus. Um eine Detailerkennbarkeit von 100nm bis 50nm zu erreichen, braucht man ein sehr viel höheres Vakuum. In den NT-Röhren wurde das Filament ebenfalls durch einen Einkristall ersetzt. Dadurch konnte die Länge der Röhre reduziert werden und die Röntgenröhre wird bei Betrieb auch nur handwarm, braucht also keine Kühlung.

Die NT100-Röntgenröhre wird ebenfalls im neue Nordson DAGE XM8000 eingesetzt. Das XM8000 ist konzipiert für Anwendungen im Halbleiterbereich, wie Untersuchung auf Voids bei TSV´s und Wafer Bumps auf 300mm-Wafer. Diese Erfahrungen aus dem Halbleiterbereich fließen natürlich auch in die Entwicklung der Röntgengeräte für den PCB-Markt ein, was die Hardware betrifft als auch die Software. Die hochauflösende NT-Röntgenröhre ist ideal für 2D wie auch CT und Tomosynthese-Untersuchungen.

Die Dage Tomosynthese-Software hat den Namen X-Plane und ist patentrechtlich geschützt: X-Plane wird seit 4 Jahren angeboten und ist mittlerweile auf jedem 2. Gerät installiert.

Für CT-Untersuchungen bietet Nordson Dage den CERA-XPlorer von Siemens an. CERA XPlorer ist einfach zu bedienen und bietet neben einer sehr wirkungsvollen Ringartefakt Reduktion auch eine Half-Beam Rekonstruktion und Strahlaufhärtungskorrektur als Features . Die Kalibrierung vor der Rekonstruktion basiert auf einer Neuentwicklung von Siemens.

CERA XPlorer ist auch ideal für den Import der X-Plane Datensätze. Dies geschieht einfach mit einem Klick auf das betreffende Parameter-File. CERA XPlorer kann für X-Plane direkt auf dem PC der Röntgenanlage installiert werden. Am CT-PC ermöglicht eine dedizierte Grafikkarte kurze Rekonstruktionszeiten sowie eine flüssige und detailreiche Visualisierung.

Alle Röntgengeräte von Nordson Dage können optional mit CT ausgerüstet werden. Die Ruby und Diamond ebenfalls mit X-Plane.

In diesem Vortrag werden verschiedene Möglichkeiten der Fehleranalyse mittels Röntgeninspektion aufgezeigt. Es wurden Baugruppen verwendet, die auch bei Schulungen für den Kunden verwendet werden. Je nach Fehler wird anschaulich erklärt, worauf es bei der FA ankommt, worauf man bei bestimmten Fehlern achten muss und wann Tomosynthese oder CT unabdingbar ist. Es sind also keine „hergestellten“ Fehler sondern wirkliche Ausfälle aus der Produktion.

Normalerweise rechen bis auf wenige Anwendungen 2D-Untersuchungen aus, optisch reizvoller sind natürlich CT-Aufnahmen, die detailreicher sind und zum Verständnis des Fehlers beitragen können. Ein erkannter Fehler in 2D und anschließender Tomosynthese kann durch CT anschaulicher werden. Dadurch erübrigen sich zukünftige zeitintensive Untersuchungen.

Neben der Miniaturisierung, wo es natürlich immer noch bei den konventionellen Fehlern bleibt, gibt es nun Packages wie PoP (Package on Package) oder PiP (Package in Package), die neue Herausforderungen an die FA stellen. Dazu kommen TSV´s, wafer pumps und Copper Pillar. Für die FA muss demnach auch das Equipment Schritt halten. Sei es für normale 2-D-Untersuchungen, bei denen eine hohe Auflösung, eine optimale digitale Bildkette und eine Schrägansicht von 70° zur Grundanforderung gehören. Für CT und Tomosynthese gelten dieselben Qualitätsanforderungen wie beim 2-D . Die beste Software für die Rekonstruktion nützt nichts, wenn die Daten eine unzureichende Qualität haben. Im Umkehrschluss nützen die besten Daten nichts bei einer CT-Software, die den heutigen Anforderungen nicht mehr genügt.

Dipl.-Ing. (TU) Peter Koch hat Werkstoffwissenschaften an der FAU Erlangen-Nürnberg studiert. Seit 10 Jahren ist er bei Dage tätig, zuerst als Vertriebs- und Produkt Manager für Röntgeninspektionssysteme bei Dage Deutschland in Dettingen. Seit 4 Jahren ist er tätig als European X-Ray Application Engineer. In dieser Position ist er verantwortlich für Schulungen, Applikationen und Demos in Europa. Dipl.-Ing. Peter Koch arbeitet an der FAPS der FAU in Nürnberg und hat dort ein eigenes Applikationslabor.

Nordson Dage, ein Geschäftsbereich von Nordson Cooperation (NASDAQ:NDSN) ist ein weltweit anerkannter Hersteller vielfach ausgezeichneter Röntgeninspektionsgeräte und Bondtester für den PCBA-Bereich und die Semiconductor Industrie, die als Industriestandard anerkannt sind. Die hervorragende Qualität der technischen Produkte ist die Basis des Erfolges von Nordson Dage. Die patentrechtlich geschützte X-Plane Option von Nordson Dage, die für gesamte Palette der Jewel-Röntgeninspektionsgeräte verfügbar ist, verwendet Tomosynthese zur Erstellung eines 3-D Modells, um damit Schnittebenen in x, y und z für die Fehleranalyse zu ermöglichen, ohne das Board zu zerstören.