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互连技术计量

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锡球、球栅阵列和铜柱

低空间要求、良好的散热和较短的电路是半导体行业依靠各种锡球(所谓的“bumps”)将不同芯片级别和整个组件与一块电路板接触的部分原因。球栅阵列使用垂直路径进行电接触,因此对所用焊料珠和整个组件的共面性要求很高。因此,锡球高度、翘曲和共面性监管对于确保后续焊接步骤的可靠性至关重要。这适用于锡球印刷和电化学应用的铜柱,其中除了焊接半球外,还包含一个铜柱来建立高度差。

持续小型化是半导体元件进一步发展中最重要的引领标志,它也会对连接器件产生影响,这就是锡球和铜柱覆盖了每个高度范围——从几微米的高度到直径为一毫米的焊料球的原因。直径小于等于20微米的内部连接对所使用的测量技术提出了越来越高的要求。Solarius的光谱、共聚焦、三角激光传感器覆盖了所有触及的尺寸范围,以及能够可靠的进行100%高容量的过程控制。

锡球的几何形状

锡球的高度、直径以及体积决定了焊料的数量,这可用于建立集成电路和印刷电路板之间的联系。为了确保焊料的数量,因此,测量bloom的高度与环境和直径的关系是有必要的。除了高度和直径的误差外,还可能出现完全没有锡球的情况,甚至可能出现两个焊球融合成所谓的桥,或定位错误的情况。为了保证产品的安全功能,必须检查出这类缺陷,同样的必须自动检查出故障电路。Solarius也能够测量那些以及捕捉大范围以及动态范围的形状,使其非常适合测试锡球。

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共面性和平面度

不仅仅单个锡球的高度是重要的,它们的组合高度也显得更为重要。一个装载锡球的组件总是会基于三个点,这三个点定义了所谓的底座面。底座面上所有其他的焊点的高度偏差可以理解为底座面的共面性。如果高度偏差太大,在回流焊后这将难以保证有效的电路连接,这就是在过程链控制中共面性监管作为重要工序一部分的原因所在。除了底座面,其他的参考平面也是有价值的,例如全局平面,全局平面能够定义所有锡球的最小二乘平面。这些数值都可以通过Solarius技术在一次扫描中获取。

共面性数值可以作为单个锡球高度与基板平面度相结合的结果。平面度和锡球高度的测量在同一时刻确定了,并提供了有关之前生产过程的信息。

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引线键合内部连接

集成电路生产的前道工序以晶圆切割作为结束,后道工序中以封装作为开始。这意味着将芯片连接到载体或者散热器上,电路连接以及嵌入到绝缘树脂中,同样可能可能安装进外壳内。将切割后的单片与载体面板键合,随后将其嵌入环氧树脂中,是将加工过的硅芯片转化成性能稳固的设备的一种经济有效的方法。

电路连通通常依靠引线键合而实现,引线键合能够让制造商们享有最大的灵活性:根据需要,制造商可以从不同的昂贵焊线材料中进行选择。焊线的直径和形状可以针对每个组件单独做调整,具有高度的可变性,为恶劣和安全相关的环境提供最坚固的封装。

高反射率、小尺寸以及大角度是检测和测量焊线的困难所在。而引线键合工艺的高产量和短周期加剧了检测和测量的难度。但是,Solarius广泛的产品线正能够应对这些所有的挑战,Solarius甚至能够准确、重复和自动地捕捉最复杂的几何图形。

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芯片定位和线弧高度

为了保证键合过程的可靠性,整个过程必须精准定位并将芯片连接到基准平面上。位置参数包括高度、角度、旋转角以及翘曲度。虽然能够在最短的时间内完成无数个流程步骤,但是定位错误还是会频繁发生。除此之外,对线弧高度坚持提供了键合过程的可靠性。如果键合线高度错误,原因可能在于焊线断裂或者焊线管的移动路径错误。对于大多数光学检测系统来说,测量集薄的、弧形的、镜面反射特征为一身的焊线是较为困难的。但是,只要使用Solarius的测量技术,您将能够可靠的对这些产品进行检测。

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接触点定位,球高和直径

在极速的键合过程中,错误定位时有发生,这将会导致整个设备失效。自动检测球、缝隙、楔形结构,避免手动、劳动密集型的控制操作,也无需客户投诉。所使用的金属焊线通过热量、压力、超声波的组合转移到熔体中,并于芯片上的金属衬垫相接触。一个特征球由此形成,特征球的形状和尺寸可以评价其与衬垫接触的质量。

环氧树脂

除了建立连接之外,环氧树脂的作用是填充现有的空腔并对芯片进行密封。环氧树脂的准确粘附量是部件正常运行的先决条件:过量的环氧树脂会导致部件几何结构不符合要求,相反的,过少的环氧树脂会导致连接不当。凭借Solarius的技术,可以在生产线上监控该过程,并能够对这些组件进行可靠的检测。

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