Optische 3D-Inspektion von BGAs

Im Dauertest bewährt

Mit einem optischen Messsystem der Bi-Ber GmbH, Berlin, lässt sich die Koplanarität (Ebenen-Abweichung von Kontakten gegenüber einer Auflage-Ebene) von herkömmlichen Carriern prüfen.
Darauf basierend erfolgte eine Weiterentwicklung auch für BGA-Gehäuse. Um die Standfestigkeit des Systems zu testen und die Messmittelfähigkeit nachzuweisen, führte der Hersteller mit seinem Handlingsystem Dauertests an Muster-BGAs mit 169 Balls durch. Dabei wurde das Handling der BGAs auf die für die Messfunktion relevanten Abläufe beschränkt und der Ablauf in einem Prüf- oder Gurtautomaten nachgestellt.

Die erreichten Verarbeitungszeiten wurden dabei durch das Handling begrenzt. Die für die Integration in einen Verarbeitungsautomaten relevanten Zeiten lagen nach eigenen Angaben bei ca. 0,1s für die Bildaufnahme – vom Abblasen bis zur Fertigmeldung – und bei 160ms für die Bildverarbeitung. Durch Verwendung eines PCs nach dem aktuellen Stand der Technik sei eine weitere erhebliche Beschleunigung möglich.

Es wurden 10000 Messungen an zwei aufeinander folgenden Tagen pro BGA und eine Woche später noch einmal 1000 Vergleichsmessungen durchgeführt.
Für die sehr gute Wiederholgenauigkeit der Messungen spricht die max. Standard-Abweichung der Einzelmesswerte pro Ball von 4μm bei einer optischen Auflösung der verwendeten Kombination aus CCD-Kamera und telezentrischem Objektiv von 35μm/Pixel. Das maximale Delta der Einzelmesswerte für die Balls betrug weniger als 12μm.

Das zur Abbildung verwendete Micro-Array zeigte über die Dauer des Tests trotz der bewusst gewählten großen Abblashöhe und der damit verbundenen mechanischen Beanspruchung keinerlei mechanische Veränderungen. Die Ergebnisse der ersten Messung unterscheiden sich nicht von den Ergebnissen der letzten Messung, die Qualität der für die Abbildung relevanten Flächen ist konstant.