Optische Bildverarbeitungsmessgeräte gehören heute zu den etablierten Werkzeugen der Qualitätssicherung. In der Elektronik- und Halbleiterindustrie werden sie eingesetzt, um geometrische Merkmale berührungslos und reproduzierbar im Mikrometerbereich zu vermessen. Die Herausforderung besteht jedoch zunehmend darin, dass relevante Strukturen nicht mehr direkt an der Oberfläche liegen. Moderne Halbleitergehäuse, Advanced-Packaging-Lösungen und mehrlagige Leiterplatten enthalten Merkmale, die unter polymeren Schichten, Dielektrika oder Lötstopplacken verborgen sind. Pads, Vias oder eingebettete Komponenten lassen sich mit sichtbarem Licht oft nur eingeschränkt erkennen. Allerdings besitzen viele polymere Materialien im NIR-Spektralbereich eine höhere Lichtdurchlässigkeit als im sichtbaren Bereich. Strukturen unterhalb dieser Schichten können dadurch sichtbar werden.
Optische Messtechnik basiert auf Kontrast. Strukturen können nur dann zuverlässig erkannt werden, wenn sie sich ausreichend vom Hintergrund unterscheiden. Befinden sich relevante Merkmale unter lichtstreuenden oder absorbierenden Schichten, sinkt der Kontrast erheblich. Im NIR ändern sich jedoch die Transmissions- und Reflexionseigenschaften vieler Materialien. Dadurch werden Strukturen sichtbar, die im sichtbaren Spektralbereich verborgen bleiben. Mit der Quick Vision NIR nutzt Mitutoyo dafür eine integrierte Beleuchtung mit einer Wellenlänge von 940nm. Die Nahinfrarotoptik wird vollständig in die Messumgebung integriert und kann direkt innerhalb automatisierter Messprogramme eingesetzt werden. OptoMedias ultrakompaktes Mini SFF bringt zuverlässige, schnelle Glasfaserverbindungen in Industriekameras der nächsten Generation. ‣ weiterlesen
Fiber Mini SFF für GigE Vision
Advanced Packaging als Treiber
Ein wichtiges Einsatzgebiet für NIR ist das Advanced Packaging moderner Halbleiter. Um die Integrationsdichte kontinuierlich zu erhöhen, kommen heute komplexe mehrlagige Substrate zum Einsatz. Elektrische Verbindungen verlaufen durch mehrere Isolationsschichten, während Chips und Leiterstrukturen teilweise direkt in den Schichtaufbau integriert werden. Ein verbreitetes Material ist dabei der Ajinomoto Build-up Film (ABF). Für die Qualitätssicherung ist dies eine Herausforderung, da viele relevante Merkmale unter diesen Schichten liegen und mit sichtbarem Licht nur begrenzt erfasst werden können. Die NIR-Messtechnik nutzt die höhere Transmission solcher Materialien in diesem Spektralbereich. Dadurch können Kontaktpads durch ABF oder Lötstopplack hindurch sichtbar gemacht und gemessen werden. Ebenso lassen sich eingebettete Komponenten lokalisieren oder Ergebnisse von Laserbearbeitungsprozessen analysieren. Zusätzliche Präparations- oder Freilegungsschritte sind dafür häufig nicht erforderlich. Das Potenzial beschränkt sich allerdings nicht nur auf Halbleiter. Auch bei mehrlagigen Leiterplatten, EmbeddedDevice-Technologien oder anderen polymerbasierten Schichtsystemen kann die NIR-Technologie zusätzliche Informationen liefern. Entscheidend sind stets die optischen Eigenschaften des jeweiligen Materials bei 940nm.
Fazit
Mit der fortschreitenden Miniaturisierung elektronischer Baugruppen verlagern sich immer mehr relevante Merkmale unter die eigentliche Oberfläche. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an zerstörungsfreie Prüfung und Prozesskontrolle. Ein auf NIR abgestimmtes Messsystem eröffnet hier einen zusätzlichen optischen Zugang zum Bauteil. Verdeckte Strukturen werden sichtbar und können messtechnisch ausgewertet werden. Besonders im Bereich Advanced Packaging trägt die Technologie dazu bei, Prozessschritte zu reduzieren und neue Möglichkeiten für die zerstörungsfreie messtechnische Analyse zu eröffnen.
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