10.10.2017

BGA- und Lötpunktvermessung mit optischer 3D-Oberflächenmesstechnik von FRT

Bei der prozessnahen Kontrolle von BGAs (Ball Grid Arrays) und Lötpunkten aber auch Leiterplatten und Wafern ist eine Vielfalt von Messaufgaben zu lösen. Auf Materialien, die hinsichtlich Struktur und Reflexionsvermögen stark variieren, sind unter anderem Höhen, Profile, Volumina, Rauheit sowie Ebenheit und Welligkeit zu messen.

Die Untersuchung von BGAs und Lötpunkten auf Leiterplatten erfordert ein Messverfahren, das die Topographie dieser Strukturen berührungslos, schnell und zuverlässig erfasst. Hochreflektierende Metalloberflächen müssen ebenso sicher gemessen werden wie spiegelnde Lack- und raue Leiterplattenoberflächen. Die Bestimmung des Volumens von Lötpunkten verlangt ein System, das auch stark geneigte Oberflächen erfasst. Um die ausgeprägt strukturierte Oberfläche eines BGAs zu messen, müssen auch Sprünge und schnelle Änderungen in der Oberfläche frei von Artefakten erfasst werden. Für prozessnahe bzw. integrierte Kontrolle bedarf es einer Maschine mit hoher Messgeschwindigkeit, die einen hohen Durchsatz ermöglicht.

Mit optischen Multi-Sensor Messsystemen von FRT können alle diese Aufgaben in einer Maschine bearbeitet werden. Das System ist also in der Lage, sowohl große Messfelder z.B. zur Ebenheitsmessung aufzunehmen, bietet aber auch die Möglichkeit, kleine Oberflächenbereiche oder Profile mit hoher Auflösung zu erfassen. So können Volumina einzelner Lötpunkte bestimmt und Rauheit und Welligkeit aus Profildaten, wie auch aus 3D-Topographiemessungen ermittelt werden. Die Messung erfolgt schnell, berührungslos und somit zerstörungsfrei. Zur prozessnahen Kontrolle von BGAs und Lötpunktfeldern können die erforderlichen Einzelmessaufgaben in einem automatisierten Messablauf wiederholt ausgeführt und protokolliert werden. Falls erforderlich, kann mittels Bildverarbeitung die Ausrichtung der Messobjekte ermittelt werden, um die Lage der zuvor definierten Messpositionen der Objektlage anzupassen.

Aufgrund des von uns verfolgten Multi-Sensor Konzeptes können die 3D-Oberflächenmessgeräte der bewährten MicroProf® Serie, sowohl mit Punkt- und Flächensensoren zur Topographiemessung, als auch mit Schichtdickesensoren, ausgestattet werden. Größte Flexibilität bieten Messsysteme, die mit Punktsensoren arbeiten, mit denen die zu erfassende Oberfläche zeilenweise abgetastet wird. Dabei kann der Anwender die Messfeldgröße, sowie die Anzahl von Stützstellen innerhalb des Messfeldes frei einstellen. Die Messung beruht auf der chromatischen Kodierung des Messbereichs. Der zugrunde liegende physikalische Effekt, die Wellenlängenabhängigkeit der Brennweite einer Linse, wird für hochaufgelöste Oberflächenmessungen genutzt. Das Verfahren ermöglicht es, Profil- und Topographiemessungen mit einer Höhenauflösung von bis zu 3 nm bei einer lateralen Auflösung von 1 bis 2 μm aufzunehmen. Je nach Anforderung werden Messköpfe mit Messbereichen zwischen 300 μm und 3 mm eingesetzt. Der Messkopf arbeitet rein passiv ohne bewegliche und ohne elektronische Komponenten. Daraus ergibt sich eine hohe Messrate von bis zu 4 kHz, aber auch die Robustheit des Messverfahrens, das in rauen Umgebungsbedingungen eingesetzt werden kann und frei von Verschleiß arbeitet. Bei Bedarf kann zusätzliche Sensorik eingebunden werden. Wird ein Rasterkraftmikroskop integriert, können mit dem beschriebenen Messsystem Topographiemessungen mit sub-nm Auflösung durchgeführt werden. In Kombination mit einem hochpräzisen xy-Tisch, sowie einer leistungsfähigen Analyse Software zur Aufnahme und Auswertung der Messdaten, erhält man ein Messsystem, das dem Anwender ein Höchstmaß an Flexibilität bietet und die genannten Messaufgaben bei der BGA- und Lötpunktkontrolle löst.

Das universell einsetzbare Oberflächenmessgerät MicroProf® ist in verschiedenen Ausführungen erhältlich. Abhängig von der Größe der zu messenden Proben können Sie das System auswählen, das den entsprechenden Probenhalter und den Verfahrbereich zur Verfügung stellt. Neben dem MicroProf® 100 Tischgerät gibt es zwei größere Modelle, MicroProf®200 und MicroProf® 300, die Standalone-Systeme sind.

Durch das Hinzufügen der Thermoeinheit zum MicroProf® können Sie Messungen der Oberflächentopographie von Bauteilen unter kontrollierter thermischer Beanspruchung durchführen. Dies ist unerlässlich, da Änderungen der Bauteile durch thermische Beanspruchung zu Funktionsstörungen oder sogar Ausfällen führen können. Sowohl vollautomatische Messungen der Oberflächentopographie bei unterschiedlichen Temperaturen, als auch Verweilzeiten bei konstanten Temperaturen sind komplett einstellbar.

Wir haben sicher auch eine Lösung für Ihre spezifische Aufgabe. Zögern Sie nicht uns bei Fragen zu kontaktieren. Unsere Experten werden sich gerne um Ihr Anliegen kümmern und individuelle Lösungen für Sie ausarbeiten.