Dr. Michael Troebs, Viscom AG, Hannover

 

In der Drahtbondinspektion steht ein Technologiewechsel bevor. Der Hersteller Viscom entwickelt ein 3D-Bondinspektionssystem, das speziell für die Anforderungen des Drahtbondens ausgelegt ist. Es verfügt über eine stark verbesserte Sensorik, eine hohe Bildauflösung, eine schnelle Bilddatenverarbeitung und erkennt bei der 3D-Vermessung sehr dünne Bonddrähte bis zu 20 µm.

Immer dünnere Drähte, verringerte Pitches oder mehr Dickdrahtanwendungen für größere Leistungen gehören zu den Trends beim Drahtbonden. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an robuste und fehlerfreie Kontaktierungen wie beispielsweise bei Assistenzsystemen im Automobilbereich oder bei RF-Modulen im 5G-Mobilfunk. Solche komplexen und sicherheitsrelevanten Applikationen erfordern besonders zuverlässige Inspektionsverfahren.
Um die Haftsicherheit von Bonds zu prüfen oder bei Mehrfachbonds fehlende Drähte zu detektieren, reichen rein elektrische Tests nicht aus. Zudem haben bisherige 2D-Bondinspektionssysteme den Nachteil fehlender Höheninformationen. So können Vorgaben über Mindestabstände, Drahtlängen oder die tatsächlichen Höhen von Drahtbögen (Loops) und Wedges nicht quantitativ überprüft werden.

Neuer Ansatz für das 3D-Bondinspektionssystem

Technologien für die 3D-Vermessung aus dem SMT-Bereich sind für die Drahtbondinspektion nur bedingt geeignet. Im Unterschied zu SMD-Bauteilen werden die hochspiegelnden und runden Bonddrähte nicht zuverlässig erkannt. Vor allem dünne Drähte liefern bei dieser Inspektionstechnik keine geeigneten 3D-Informationen. Deshalb werden oft nur dicke Bonddrähte ab einem Durchmesser von 300 µm erfasst.

Der Hersteller Viscom entwickelt ein 3D-Bondinspektionsverfahren, das speziell für die Anforderungen des Drahtbondens ausgelegt ist. Es unterscheidet sich gegenüber dem 3D-AOI im SMT-Bereich vor allem in drei Aspekten:

Ein spezielles Beleuchtungssystem: Ein Beleuchtungs-Dom verfügt über mehrere unterschiedliche Auflicht- und Dunkelfeld-Beleuchtungen. Durch die Kombination dieser unterschiedlichen Beleuchtungen gelingt es, die einzelnen Merkmale der stark reflektierenden Oberfläche der Bonddrähte besser zu erfassen. So werden auch dünne Bonddrähte ab ca. 15 µm sicher erkannt.

Ein eigenes Kamerasystem: Ein weiteres Merkmal des neuen 3D-Bondinspektionssystems ist der Einsatz eines selbst entwickelten Kamerasystems. Es unterscheidet sich durch die deutlich höhere Datentransferrate bei einer Auflösung von 25 Megapixel. Durch die verbesserte Bildqualität sinkt die Pseudofehlerrate und Fehler lassen sich leichter verifizieren.

Ein eigenes 3D-Verfahren: Für die 3D-Vermessung werden in kurzer Zeit viele verschiedene hochauflösende 2D-Aufnahmen erstellt. Aus diesem Bilderstapel werden 3D-Höheninformationen gewonnen. Neben dem Hauptprozessor (CPU) werden auch Grafikprozessoren (GPU) eingesetzt, um die Rechenaufgaben zu parallelisieren und eine schnelle Bildverarbeitung zu gewährleisten. Das ermöglicht auch bei 3D-Inspektionen Inlineprüfungen in der Produktionslinie.

Das neue 3D-Bondinspektionssystem ist für alle gängigen Bondverfahren, wie Ball-Wedge-, Wedge-Wedge- oder Security-Bonds, unterschiedliche Materialien und Legierungen von u.a. Aluminium, Kupfer, Silber oder Gold, als Bändchen, Dickdraht oder Dünndraht geeignet. Geprüft werden sowohl die Bondstellen, die Drahtverläufe, Dies als auch die Bauteillagen. Das Bondinspektionssystem verfügt über eine Offline-Programmierstation außerhalb der Produktionslinie. Prüfprogramme können auf dem Programmierplatz offline erstellt und optimiert werden, ohne die Inlineprüfung zu blockieren.

Ergebnis der Viscom-Innovation: 3D-Bondinspektion von Dickdraht auf DCB-Substrat als Real- und Höhenbild