Schicht für Schicht die Schwachstellen aufdecken

Feb 27, 2024

Was genau lässt sich per Lami­no­gra­phie prü­fen und wie aus­sa­ge­kräf­tig sind die Ergeb­nisse? Diverse Bei­spiele von Kraus Hard­ware geben dar­auf beein­dru­ckende Ant­wor­ten: Das Ver­fah­ren deckt viele Schwach­stel­len umfas­send auf. Wir doku­men­tie­ren an die­ser Stelle Bei­spiele für diese soge­nannte „2,5D-Prüfung“.

 „Das Ver­fah­ren gibt den hoch­auf­lö­sen­den 2D-Bil­dern eine zusätz­li­che Tie­fen­in­for­ma­tion mit. “  

Seit Mitte letz­ten Jah­res bie­tet Kraus Hard­ware sei­nen Kun­den – neben indus­tri­el­len Rönt­gen­ana­ly­sen per 2D oder 3D-CT – auch die Lami­no­gra­phie-Unter­su­chung an. Die Anlage Cheetah EVO von Comet Yxlon kommt dabei zum Ein­satz. Sie lie­fert beein­dru­ckende Auf­nah­men, wobei die Lami­no­gra­fie tra­di­tio­nell bei der Prü­fung von eher flä­chi­gen Ana­ly­sen sowie von Bau­teil- und Mikro­chip-Anbin­dun­gen ihre Stär­ken aus­spielt. In die­sen Fäl­len sto­ßen einer­seits 2D-Rönt­gen­prü­fun­gen an Gren­zen: Ihnen feh­len räum­li­che Infor­ma­tio­nen, weil alle Ebe­nen in einem Bild dar­ge­stellt wer­den. Ande­rer­seits punk­tet die Lami­no­gra­phie auch im Ver­gleich zum 3D-CT, weil eine kom­plette Bau­gruppe hori­zon­tal auf dem Pro­ben­tisch liegt – und die Auf­lö­sung trotz der Größe unver­än­dert hoch ist. Zudem gibt das Ver­fah­ren den hoch­auf­lö­sen­den 2D-Bil­dern eine zusätz­li­che Tie­fen­in­for­ma­tion mit. Dafür kommt eine spe­zi­elle Anord­nung von Röhre und Detek­tor wäh­rend des Pro­zes­ses zum Ein­satz. Mehr zum tech­ni­schen Hin­ter­grund lesen Sie hier.

Das nach­fol­gende Bild zeigt bei­spiels­weise zwei BGAs, die auf gegen­über­lie­gen­den Sei­ten (TOP/BOTTOM) bestückt sind. Eine Ana­lyse der ein­zel­nen Chips ist leicht möglich:

Die Vor­teile der Lami­no­gra­phie im Überblick:

  • Die flä­chige Aus­wer­tung von ein­zel­nen Schich­ten ist einfach.
  • Hohe Auf­lö­sun­gen an den Details von gro­ßen Prüf­lin­gen stel­len kein Pro­blem dar.
  • Die Bewer­tung der Löt­stel­len erfolgt (auch) per Software-Workflow.
  • Über­la­ge­run­gen in ande­ren Bild­ebe­nen behin­dern nicht die Sicht.
  • Ana­lyse-Berichte zu Voids (PDF) las­sen sich sehr schnell erstellen.

Die nach­fol­gen­den 6 Auf­nah­men machen den Ansatz deutlich:

1. Detailergebnisse mit allen Werten

Die Auf­nahme zeigt BGA-Löt­stel­len inklu­sive Voids (Poren), wobei das Sys­tem die Balls/Lötstellen auto­ma­tisch beschrif­tet, wes­halb man die Mess­ergeb­nisse in der Tabelle ein­fach dem Bild zuord­nen kann. Bei den Löt­stel­len mit rotem Kreuz sind die Voids zu groß – wie etwa bei „P16“ in der Bild­mitte. Die kri­ti­sche „Schwelle“ für eine zu große Pore kann man in der Soft­ware festlegen.

2. Schichtweise Analyse

Die Auf­nah­men die­ser Lage offen­bart, dass die gezeigte Lei­ter­platte nicht sau­ber aus­ge­ätzt wurde – diese lagen­weise Ein­zel­aus­wer­tung ist eine große Stärke der Lami­no­gra­fie. Bei der klas­si­schen 2D-Ana­lyse sieht man alle Ebe­nen in einem Bild und die Aus­wer­tung ist schwierig.

3. Präzise Messwerte

Auch die­ses Power-Bau­teil ent­hält sehr große Poren, die sich nega­tiv auf die ther­mi­sche und mecha­ni­sche Anbin­dung aus­wir­ken kön­nen. Laut prä­zi­ser Mes­sung umfas­sen sie mehr als 23 Pro­zent sei­ner Gesamt­flä­che. Zum Ver­gleich: Ohne spe­zi­fi­sche Kun­den­an­for­de­rung gilt eine Min­dest­be­net­zung von 50 Pro­zent als Unter­grenze für die IPC.

4. Eindeutige Bildgebung

Hier ist deut­lich zu erken­nen, dass die Lot­menge am Ther­mal Pad zu gering aus­fällt. Sie umfasst laut Mes­sung noch nicht ein­mal 50 Pro­zent der Gesamtfläche.

5. Basis für weitere Analysen

Die Auf­nahme zeigt ebenso hohe Poren­an­teile. Im nächs­ten Schritt ermit­teln die Exper­ten von Kraus Hard­ware die Ursa­chen dafür. In Frage kom­men etwa ein feh­ler­haf­tes Lot­pro­fil, eine zu geringe Lot­menge, Pro­bleme mit der Paste und eini­ges mehr.

6. Mit Tempo zu Ergebnissen 

Last but not least ist die Lami­no­gra­phie sehr schnell – und das in jeder Hin­sicht: So lässt sich die gesamte Appli­ka­tion in einer Vier­tel­stunde per Soft­ware ein­rich­ten – bei der klas­si­schen CT dau­ert der Pro­zess bis zu einer Stunde. Und: Ist die Appli­ka­ti­ons­soft­ware ein­mal vor­be­rei­tet, fällt nur noch die eigent­li­che Rüst- und Mess­zeit an. Dazu kommt, dass die dazu­ge­hö­rige Void­ana­lyse prak­tisch auf Knopf­druck vorliegt.

Foto oben: Die Auf­nahme zeigt diverse Schnitte von ver­schie­de­nen Win­keln sowie das dazu­ge­hö­rige 3D-Bild.

Rund­tisch der Anlage Cheetah EVO von Comet Yxlon bei Kraus Hardware

Ist die Appli­ka­ti­ons­soft­ware ein­mal vor­be­rei­tet, fällt nur noch die eigent­li­che Rüst- und Mess­zeit an.

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