Post-Bond-Inspektion von Drahtbonds

Josef Sedlmair & Farhad Farassat, F&K Delvotec, Ottobrunn

Beim System PBInspect von F&K Delvotec wird für die optische Inspektion jedes Drahtbonds ein Bilderkennungssystem eingesetzt, an das zwei bis beliebig viele Miniaturkameras mit angepasster Optik angeschlossen sind. Ein programmierbares Beleuchtungssystem mit verschiedenfarbigen LEDs sorgt für optimale Ausleuchtung der Drahtbonds; ein Framegrabber leitet die Bilder weiter an die frei programmierbare Bilderkennung, die die eigentliche Auswertung übernimmt (Bild 1).

Die erste Kamera ist senkrecht über dem Die angebracht und nimmt, je nach eingestellter Vergrößerung, ein Bild des gesamten Drahtes von oben auf, wobei sowohl der Drahtverlauf wie auch die Oberfläche des Chips, die Bondpads und die Bondfüße sichtbar sind. Die vorher programmierten Inspektionsaufgaben können nun nacheinander durchlaufen werden, also z.B. die Kontrolle, ob der Draht vorhanden ist, ob er gerade verläuft etc. Auch der Bondfuß kann mehr oder weniger detailliert überprüft werden, vor allem hinsichtlich Platzierung auf dem Bondpad, Verformung (Ausmaß und Symmetrie) und Teillänge.

Eine zweite Kamera ist neben der ersten unter einem Neigungswinkel montiert und betrachtet das- selbe Bildfeld, aber unter einem schrägen Bildwinkel. Sie kann daher, nach entsprechender Kalibrierung, auch die Loophöhen ausmessen und mit Hilfe einer geeigneten Technologie sogar Drahtabheber detektieren, was bislang für optische Prozesse überhaupt nicht möglich war.

Ein ganz entscheidender Punkt für die Prozess-Steuerung ist, dass nicht nur eine Gut-Schlecht-Entscheidung getroffen werden kann, so wie dies von einem Sichtprüfer anhand der Qualitätsvorgaben gemacht würde, sondern dass alle Werte auch quantitativ erfasst und aufgezeichnet werden. Das erlaubt erstmals, beispielsweise die tatsächlich erreichte Platziergenauigkeit eines Bonds an einem konkreten Chip zu messen. Dies wiederum erlaubt definierte Aussagen über die Toleranzen, die in der Fertigung zu erreichen sind, und zwar über 100% des Fertigungsvolumens!

Das Bildverarbeitungssystem ist von der Bilderkennung des Bonders selbst vollständig getrennt und arbeitet separat, obwohl auch der Bonder über Kamera und Bilderkennung verfügt. Diese absichtliche Trennung hat folgende Vorzüge:

Im praktischen Einsatz kann das PBInspect analog zu einer Sichtkontrolle arbeiten, wenn vorher bestimmte Fehlergrenzen festgelegt worden sind. Das System zeigt dann ein Grün-Signal auf dem Bildschirm für freigegebene Bauteile an und ein Rot-Signal für fehlerhafte. Nach Wahl des Einrichters kann die Linie dann gestoppt werden, ein Operator hinzugerufen oder auch nur das betroffene Teil markiert und später ausgeschleust werden.

Die weiteren Möglichkeiten des Systems können gleichzeitig und im Hintergrund laufen:

Die zweite Betriebsart ermöglicht es, im Fertigungsprozess beim Erreichen vordefinierter Eingriffsgrenzen Gegenmaßnahmen zu ergreifen, ganz wie dies mit Regelkarten erfolgt. Über längere Sicht lassen sich mit den gemessenen Daten auch wertvolle Daten über die Prozessführung selbst auswerten, z.B. in Abhängigkeit von unterschiedlichen Prozessmaterialien oder auch einzelnen Maschinen.

Bei komplizierteren Anwendungen mit vielen Drähten in unterschiedlichen Richtungen reicht eine einzelne schräg blickende Kamera nicht aus, weil sie nur Drähte sehen kann, die quer zu ihrem Neigungswinkel liegen. Hier ist entweder eine weitere Kamera nötig, die unter gleicher Neigung, aber 90° weiter gedreht ist, oder aber eine Drehachse für das gesamte Kamerasystem. Eine ähnliche Funktion wird schon seit Jahren von F&K Delvotec durch eine mitfahrende Side-View-Kamera angeboten, die es erlaubt, jeden einzelnen Loop gleich nach der Herstellung zu inspizieren.

EPP 471