Betrachtung und Messung von Probe-Cards und Kontaktstiften
Die Verbreitung des Mobilfunksystems der fünften Generation (5G) und die Produkte, die es unterstützen, haben die Entwicklung kleinerer und dichterer Halbleiterbauelemente weiter vorangetrieben. Mit diesem Fortschritt erfordert die elektrische Inspektion und Analyse verschiedener elektronischer Komponenten, wie z. B. integrierter Schaltkreise (ICs) und großintegrierter Schaltkreise (LSI), eine immer höhere Genauigkeit.
In diesem Abschnitt werden die Grundlagen von Probe-Cards und Kontaktstiften erläutert, die als Messinstrumente für die elektrische Inspektion von Halbleiterbauelementen eingesetzt werden. Außerdem werden die neuesten Beispiele für Vorgänge wie die Betrachtung und berührungslose 3D-Messung unter Verwendung von hochauflösenden Bildern vorgestellt, die dazu beitragen, ein hohes Maß an Inspektionsgenauigkeit zu gewährleisten.
- Was ist eine Probe-Card?
- Was ist ein Kontaktstift?
- Lebensdauer von Probe-Cards und Kontaktstiften und Bedeutung der Betrachtung und Messung
- Die neuesten Beispiele für die Betrachtung von Verschleiß und die Messung von Abmessungen und Formen von Probe-Cards und Kontaktstiften
- Ein Digitalmikroskop, das die Effizienz verschiedener Vorgänge verbessert, einschließlich der Genauigkeitserhaltung von elektrischen Inspektionen
Was ist eine Probe-Card?
Eine Probe-Card ist ein Messinstrument, das bei der Inspektion von Silizium-Wafern während der Front-End-LSI-Fertigung eingesetzt wird. Eine Probe-Card besteht aus einer kreisförmigen Leiterplatte (PCB) mit präzise angebrachten Messtasterkontakten oder Messtasternadeln.
Jeder auf einem Wafer gefertigte LSI-Chip wird durch den gleichzeitigen Kontakt mehrerer auf der Leiterplatte angeordneter Kontaktstifte elektrisch geprüft. Probe-Cards erkennen Unterbrechungen und Kurzschlüsse und messen außerdem elektrischen Strom und hohe Frequenzen. Eine Probe-Card wird in der Regel am Prober eines Wafer-Testers befestigt und während der Inspektion von oben mit einem Wafer-Chip auf einem Objekttisch in Kontakt gebracht.
Repräsentative Typen von Probe-Cards
Probe-Cards können nach ihrer Struktur, einschließlich der Ausrichtung und Fixierung der Messtaster, klassifiziert werden. Zwei repräsentative Probe-Cards und ihre Eigenschaften sind unten abgebildet.
Vertikale (erweiterte) Probe-Card
Eine vertikale (erweiterte) Probe-Card besteht aus einer Leiterplatte und einem daran befestigten Block, an dem senkrechte Messtaster angebracht sind. Bei diesem Typ lassen sich die Messtaster flexibel ausrichten, z. B. in einem Raster oder zur Messung mehrerer Chips. Die Wartung ist einfach, da die Messtaster einzeln ausgetauscht werden können. Außerdem können Dellen minimiert werden, so dass Lötstellen nicht beschädigt werden. Allerdings sind die Herstellungskosten relativ hoch, was für Aluminium-Elektrodenpads (Al-Pads) auf Wafern nicht optimal ist.
Freitragende Probe-Card
Eine freitragende Probe-Card hat Nadeln aus Wolfram und ähnlichen Materialien. Diese Nadeln werden direkt auf einer Leiterplatte befestigt.
Dieser Typ kann zu geringeren Kosten hergestellt werden als der vertikale Typ. Seine Messtaster können auch in kleineren Abständen ausgerichtet werden und unterstützen Al-Pads. Im Vergleich zum vertikalen Typ hat der freitragende Typ größere Einschränkungen bei der Ausrichtung der Stifte und erzeugt größere Dellen. Auch bei diesem Typ müssen die Bediener Zeit und Arbeit für regelmäßige Wartungsarbeiten wie Reparaturen und Einstellungen (z. B. Höhenverstellung) aufwenden.
Was ist ein Kontaktstift?
Ein Kontaktstift ist ein Messinstrument, das zur Durchgangsprüfung durch Kontaktierung der Elektroden verschiedener elektronischer Komponenten verwendet wird. Kontaktstifte werden häufig für die Inspektion von elektronischen Bauteilen verwendet. Verschiedene elektronische Komponenten wie Halbleiter, Flüssigkristallbildschirme, Platinen, Leiterplatten, Steckverbinder, Kondensatoren, Sensoren und Batterien können mit Kontaktstiften inspiziert werden.
Kontaktstifte werden nicht nur bei Durchgangsprüfungen eingesetzt, sondern auch zur Erfassung von Daten für Verhaltensprüfungen von Komponenten in Schaltkreisen (In-Circuit-Tests) und für Verhaltensprüfungen bei Funktionstests. Im Einzelnen werden Kontaktstifte verwendet, um Unterbrechungen und Kurzschlüsse aufzuspüren, hohe Frequenzen zu messen, die Impedanz (den Widerstand) zu prüfen und die Parameter von Komponenten in Schaltungen zu kontrollieren.
Aufbau eines Kontaktstifts
Ein Kontaktstift besteht aus einer Hülse, in der sich eine Feder und ein Kolben befinden, die mit Messobjekten in Kontakt kommen. Der Verbindungswiderstand in der Hülse kann durch Optimierung des Federdrucks in der Hülse stabilisiert werden. Typische Kontaktstifte enthalten Teile, die mit Gold beschichtet sind, um Korrosion zu verhindern und den Kontaktdruck der gleitenden Teile zu verringern.
Die erforderliche Anzahl von Kontaktstiften wird in eine für das Messobjekt vorgesehene Kunststoffvorrichtung gepresst, und die Kolbenspitzen werden mit diesem Messobjekt in Kontakt gebracht. Dieses Instrument ist äußerst wartungsfreundlich, da es wiederholt verwendet werden kann, indem die abgenutzten Messtaster in der Vorrichtung einfach ausgetauscht werden.
- A
- Kontaktspitze
- B
- Hülse
- C
- Feder
- D
- Kolben
- E
- Vorrichtung
- F
- Messobjekt
Kolbenspitzenformen von Kontaktstiften
Die Form der Kontaktspitze unterscheidet sich je nach Form des Messobjekts, wie z. B. Elektroden und Anschlussklemmen. Die Verwendung eines Kolbens mit der optimalen Spitzenform verhindert, dass empfindliche Messobjekte bei der Inspektion beschädigt werden. Im Folgenden werden repräsentative Formen und Anwendungen vorgestellt.
Rund
Diese Spitze wird für Inspektionen verwendet, bei denen eine Beschädigung empfindlicher Elektroden, wie z. B. auf flexiblen Leiterplatten (FPCs), vermieden werden muss.
Konisch
Diese Spitze wird hauptsächlich zur Inspektion von Lötaugen und Pads auf Leiterplatten verwendet.
Flach/Konkav
Eine flache Spitze wird verwendet, um Schäden an Elektroden zu vermeiden oder wenn die Spitze einen Bereich auf Messobjekten berühren muss.
Eine konkave Spitze wird verwendet, um die konvexen Formen der Anschlussklemmen zu kontaktieren.
Deltakegel
Eine Delta-Kegelspitze wird verwendet, um konkave Formen wie Durchkontaktierungen auf PWBs zu untersuchen.
Krone
Diese Form wird verwendet, um die Anschlüsse von Montagekomponenten und konvexen Formen durch Kontaktierung mit mehreren Kontaktstiften zu prüfen.
Lebensdauer von Probe-Cards und Kontaktstiften und Bedeutung der Betrachtung und Messung
Lebensdauer von Probe-Cards
Wenn eine Probe-Card zur Inspektion von LSI-Chips verwendet wird, werden mehrere scharfe und mikroskopisch kleine Messtasterkontakte mit den Anschlussklemmen auf den Wafern in Kontakt gebracht. Einige kleine Probe-Cards in der Größe von einigen cm² haben mehrere tausend Messtasterkontakte, die in kleinen Abständen von 20 bis 30 μm ausgerichtet sind. Die Lebensdauer der Probe-Cards, die für Kontaktinspektionsgeräte sehr aufwendig sind, wird nicht durch die Anzahl der Jahre bestimmt, sondern durch die Anzahl der Kontakte der Messtasterkontakte mit den Chips auf den Wafern. Man sagt, dass typische Probe-Cards das Ende ihrer Lebensdauer nach Hunderttausenden bis mehreren Millionen Kontakten erreichen.
Bei der Herstellung einer riesigen Anzahl von Chips auf einer großen Anzahl von Wafern ist es sehr wichtig, den Zustand der Kontaktstifte zu kennen, um die Produktqualität zu erhalten. Verschlissene oder abnormale Kontaktstifte können zur Erfassung falscher Inspektionsdaten führen, wodurch gute Chips aussortiert werden und der Ertrag sinkt.
Lebensdauer von Kontaktstiften
Die elektrische Lebensdauer von Kontaktstiften, die jeweils aus mehreren Teilen und einer Spitze mit einer mikroskopisch genauen Form bestehen, hängt vom Widerstand, der Umgebung und den bei der Inspektion zulässigen Bedingungen ab. Achten Sie auch auf die Wärmezufuhr zu den Anschlüssen. Typische Kontaktstifte halten mechanisch etwa einer Million Kontakte stand.
Diese Haltbarkeit variiert jedoch je nach den Inspektionsbedingungen. Um festzustellen, ob ein Kontaktstift seine Lebensdauer erreicht hat, ist es wichtig, die Form der Kolbenspitze zu kennen, die das Messobjekt berührt. Bei der Inspektion können abgenutzte Spitzen zu Widerstandsschwankungen und damit zu Fehlurteilen führen, was die Qualitätskontrolle und den Ertrag beeinträchtigt.
Bedeutung von und Probleme bei der Betrachtung und Messung von Probe-Cards und Kontaktstiften
Sowohl Probe-Cards als auch Kontaktstiften haben Kontakte mit mikroskopisch kleinen Formen. Um Inspektionsfehler zu vermeiden, die dazu führen können, dass fehlerhafte Produkte übersehen werden oder der Ertrag reduziert wird, sind regelmäßige Betrachtungen und Messungen unter Vergrößerung wichtig, um festzustellen, ob die Instrumente aufgrund von Verschleiß oder aus anderen Gründen das Ende ihrer Lebensdauer erreicht haben.
Die Messinstrumente haben jedoch dreidimensionale und mikroskopische Kontakte, was es schwierig macht, das gesamte Messobjekt mit optischen Mikroskopen klar zu betrachten, da nur ein Teil des Messobjekts bei der Betrachtung mit hohen Vergrößerungen in den Fokus gebracht werden kann.
Es ist auch schwierig, mikroskopische 3D-Formen und Abmessungen, wie z. B. die Form von Stiften und die Höhe von Kontaktstiften, mit Hilfe von Kontaktmessgeräten genau zu messen, da der Messtaster des Messgeräts, der für das Messobjekt zu groß ist, gleichzeitig mehrere in kleinen Abständen ausgerichtete Kontaktstifte berührt oder Messdruck ausübt. Die Maßhaltigkeitsprüfung ist auch unter Einsatz von Bildverarbeitung schwierig, da die Gesamtheit dieser Messobjekte mit mikroskopischen Formen nicht scharf gestellt werden kann.
Lesen Sie weiter, um eine Einführung in die neuesten Beispiele der Betrachtung und Messung mit unserem Digitalmikroskop zu erhalten, das diese Probleme löst.
Die neuesten Beispiele für die Betrachtung von Verschleiß und die Messung von Abmessungen und Formen von Probe-Cards und Kontaktstiften
Es ist wichtig, die mikroskopischen Formen der Probe-Card-Kontakte und der Kontaktstiftkolbenspitzen durch Betrachtung und Messung von Schäden, wie z. B. Verschleiß, zu verstehen, da diese Formen die Genauigkeit von elektrischen Inspektionen stark beeinflussen. Allerdings gibt es zahlreiche Probleme bei der Betrachtung und Messung.
Das Digitalmikroskop der Modellreihe VHX von KEYENCE ist mit hochauflösenden HR-Objektiven und einem 4K-CMOS-Bilderfassungssensor ausgestattet und kann so mikroskopische Formen von Messinstrumenten mit hochauflösenden 4K-Bildern genau erfassen. Dieses Mikroskop kann auch 2D- und 3D-Messungen mit Hilfe von Betrachtungsbildern präzise durchführen. Im Folgenden werden Anwendungsbeispiele der Modellreihe VHX vorgestellt, die nicht nur die Probleme bei der Betrachtung und Messung von Messinstrumenten löst, sondern auch die Ausgereiftheit und Effizienz dieser Vorgänge verbessert.
Betrachtung des Probe-Card-Kontakts und gekippte Betrachtung
Das Digitalmikroskop der Modellreihe VHX verfügt über eine hohe Tiefenschärfe und eine hohe Auflösung. Hochauflösende 4K-Bilder können aus jedem Winkel aufgenommen werden.
Das System zur Betrachtung aus jedem beliebigen Winkel mit präzisem, motorisiertem XYZ-Objekttisch ermöglicht eine gekippte Betrachtung in jedem beliebigen Winkel mit einfacher Ausrichtung des Sichtfelds, Drehung und Bewegung der Schrägachse.
Hochauflösende Bilder können auch bei der Betrachtung per Hand aufgenommen werden, so dass eine Betrachtung auch dann möglich ist, wenn die Betrachtungsbedingungen auf dem Objekttisch schwer zu reproduzieren sind.
Messung des Außendurchmessers und der Höhe von Probe-Card-Kontakten
Das Digitalmikroskop der Modellreihe VHX kann präzise 2D- und 3D-Messungen mit klaren Betrachtungsbildern durchführen, ohne das Messobjekt zu berühren.
Die Messungen des Außendurchmessers, die erforderlich sind, um die Abnutzung der Kontaktstiftspitzen zu verstehen, können ebenfalls in Echtzeit mit einfachen Bedienschritten per Maus erfasst werden, während Sie den Monitor betrachten. Verschiedene Dinge wie Abstände zwischen zwei Punkten, parallele Linien und Flächen können ebenfalls auf diese Weise gemessen werden.
Die 3D-Messung kann auch durch die Erfassung der Stifthöhe erfolgen. Die Profilmessung kann auch durch die einfache Angabe einer gewünschten Position durchgeführt werden, was eine einfache Erfassung der Querschnittshöhenwerte an der angegebenen Position ermöglicht.
Die Betrachtung mit hoher Vergrößerung kann nahtlos in eine berührungslose Maßhaltigkeitsprüfung umgeschaltet werden, wodurch die Arbeitseffizienz verbessert wird. Messwerte und Bilder können gespeichert werden, und ihre Historie hilft dabei, Tendenzen nachzuvollziehen, z. B. wie Verschleiß und Verformung fortschreiten.
Betrachtung von Kontaktstiftspitzen mit hoher Vergrößerung
Die Kolbenspitzen von Kontaktstiften, die mikroskopisch kleine dreidimensionale Formen haben, verschleißen leicht, weil sie mit Messobjekten in Berührung kommen. Die Betrachtung dieser Messobjekte mit hoher Vergrößerung ist oft mit einem Kompromiss zwischen den Anforderungen und den Bedingungen verbunden. Das Ergebnis sind zum Beispiel Bilder, die nicht über das gesamte Sichtfeld fokussiert sind, und eine geringere Auflösung.
Das Digitalmikroskop der Modellreihe VHX verfügt über eine hohe Tiefenschärfe und eine hohe Auflösung. Diese Kombination ermöglicht eine klare Betrachtung des mikroskopischen Verschleißes und der Absplitterung von Kolbenspitzen mithilfe von Bildern, die selbst bei hohen Vergrößerungen auf das gesamte Sichtfeld fokussiert sind.
Da die Messinstrumente aus Metall bestehen, ist es aufgrund der Effekte der diffusen Reflexion sehr zeit- und arbeitsaufwändig, die Lichtverhältnisse zu bestimmen. Die Modellreihe VHX ist mit der Multi-Lighting-Funktion ausgestattet, die auf Knopfdruck automatisch Bilddaten erfasst, die mit omnidirektionaler Beleuchtung aufgenommen wurden. Die Bediener können sofort mit der Betrachtung beginnen, indem sie einfach das für den Zweck geeignete Bild auswählen, was die Zeit für die Bestimmung der Lichtverhältnisse erheblich verkürzt.
Außerdem lassen sich die Lichtverhältnisse, die bei der Aufnahme eines Bildes in der Vergangenheit herrschten, einfach durch Auswahl des Bildes reproduzieren. Dies erhöht die Arbeitsgeschwindigkeit, selbst wenn der Verschleiß mehrerer Kolbenspitzen unter denselben Bedingungen betrachtet werden muss.
3D-Darstellung und Profilmessung von Kontaktstiftspitzen
Das Digitalmikroskop der Modellreihe VHX nimmt mehrere Bilder in verschiedenen Fokuspositionen auf und setzt sie blitzschnell zu einem Bild zusammen, das für eine präzise 3D-Darstellung und 3D-Messung verwendet werden kann. Auf dem 3D-Display werden sogar Oberflächenformen und -rauheit angezeigt, so dass eine Betrachtung des Messobjekts aus jedem Winkel möglich ist.
Die Profilmessung kann auch ganz einfach durch die Angabe der gewünschten Position mit der Maus durchgeführt werden. Dies ermöglicht eine zerstörungsfreie, berührungslose Erfassung von Querschnittsformen und Abmessungen an den gewünschten Stellen.
Mit diesen Funktionen können Oberflächenunregelmäßigkeiten gemessen und der Grad des Verschleißes mit genauen Werten erfasst werden, selbst wenn die Kolbenspitze eine mikroskopische und komplexe Form hat.
Ein Digitalmikroskop, das die Effizienz verschiedener Vorgänge verbessert, einschließlich der Genauigkeitserhaltung von elektrischen Inspektionen
Die leistungsstarken und vielfältigen Funktionen des Digitalmikroskops der Modellreihe VHX unterstützen nicht nur die Betrachtung und Messung von Messinstrumenten mit mikroskopischen Formen, sondern auch die Aufgaben der Forschung, Entwicklung und Qualitätssicherung für verschiedene Situationen im Elektronikbereich wie PWBs, das Auftragen von Weichlöten und die Herstellung und Montage von elektronischen Geräten.
Ein einziges System der Modellreihe VHX reicht aus, um mit hochauflösenden 4K-Bildern zu betrachten, präzise 2D- und 3D-Messungen durchzuführen und sogar automatisch Berichte zu erstellen, was die Arbeitseffizienz erheblich verbessert. Für weitere Produktinformationen oder Anfragen klicken Sie bitte auf die Schaltflächen unten.
