CT für High-Reliability-Packages: BliXray Laboratory CT trennt überlagerte Verbindungen

BliXray bietet mit seinen Laboratory-CT-Anlagen CT für High-Reliability-Packages: Ein einziger 3D-Scan trennt überlagerte Löt- und Verbindungsebenen in BGA-, PoP-, QFP-, MOSFET- und IGBT-Packages, ohne Entkapselung und ohne Querschliff. Das rekonstruierte Volumen zeigt Lufteinschlüsse (Voids), Head-in-Pillow-Fehler und Drahtbondfehler Schicht für Schicht, sodass jede Lötstelle für sich beurteilt wird.

In Package-on-Package-Stapeln und dichten Ball Grid Arrays liegen die kritischen Lötstellen hinter anderen Lötstellen, Chips und Moldmasse. Ein 2D-Röntgenbild projiziert alle diese Ebenen auf eine Fläche, sodass ein Void in der unteren Ballreihe und ein einwandfreier Ball in der oberen Reihe zu einem Schatten verschmelzen. Computertomographie (CT) mit BliXray Laboratory CT löst diese Überlagerung dreidimensional auf. In einem Scan zeigt sie:

• Lufteinschlüsse in Lötstellen und im Die-Attach
• Head-in-Pillow-Fehler und offene Lötstellen
• Brücken, Benetzungsfehler, kalte Lötstellen sowie fehlendes oder zu wenig Lot
• Versatz von Balls, Anschlüssen und Package
• Drahtbondbrüche, abgehobene Bonds, Kurzschlüsse und Abweichungen im Drahtabstand

Gestapelte Lötstellen Schicht für Schicht getrennt

Für BGA- und PoP-Packages rekonstruiert BliXray Laboratory CT das vollständige Ball-Array als Volumen. Das Volumen wird entlang dreier Achsen – XY, YZ und XZ – betrachtet und Schicht für Schicht durchlaufen, vom Pad auf der Leiterplatte bis zum Package-Substrat. In einem PoP-Stapel erscheinen die untere und die obere Ballreihe in getrennten Schnitten statt in einem gemeinsamen Schatten. Ein Void wird in der Lötstelle sichtbar, in der er liegt, zusammen mit seiner Lage im Ball.

Head-in-Pillow-Fehler zeigen sich als dünne Trennlinie zwischen Lotkugel und Lotpastendepot auf dem Pad: Beide berühren sich, sind aber nicht verschmolzen. Im 2D-Bild wirkt eine solche Lötstelle wie ein guter Ball. Im CT-Volumen ist die Linie rundum am Umfang der Lötstelle sichtbar. Das Volumen lässt sich drehen und zoomen, sodass eine verdächtige Lötstelle vor der Entscheidung von allen Seiten geprüft wird.

„BliXray Laboratory CT zeigt jeden Ball eines gestapelten Packages in seiner eigenen Ebene“, sagt Adrian de Riz, Geschäftsführer der BliXray Technologies GmbH. „Eine Head-in-Pillow-Lötstelle, die im 2D-Bild einwandfrei aussieht, ist im CT-Volumen sichtbar, bevor die Leiterplatte geschnitten wird.“

Bedrahtete Packages und Leistungsbauelemente im Inneren geprüft

Dieselbe Laboratory-CT-Methode deckt QFP-Packages, MOSFETs, IGBTs und LED-Packages ab. Bei Packages mit Anschlussbeinchen zeigt sie die Lötstelle unter und neben jedem Anschluss, einschließlich Benetzungsfehlern, Brücken zwischen benachbarten Anschlüssen sowie fehlendem oder zu wenig Lot. In MOSFET- und IGBT-Packages zeigt das Volumen Voids im Die-Attach unter dem Chip und den Verlauf jedes Bonddrahts. Drahtbondbrüche, abgehobene Bonds, Kurzschlüsse zwischen Drähten und Abweichungen im Drahtabstand werden entlang des gesamten Drahts in der Moldmasse verfolgt. Eine Entkapselung entfällt, sodass das Bauteil für elektrische Prüfungen oder einen gezielten Querschliff erhalten bleibt.

Bei Multilayer-Leiterplatten prüft BliXray Laboratory CT die bestückte Leiterplatte Schicht für Schicht, ohne sie zu zerlegen. Lötstellen, Vias, Leiterbahnen und Bonddrähte werden in einem Volumen untersucht. Ein Fehler in einer Innenlage wird dadurch lokalisiert, bevor ein Schliff gesetzt wird. Versatz auf Package-Ebene, etwa ein verschobenes oder verkipptes Bauteil, ist in denselben Daten relativ zur Leiterplatte sichtbar.

Schnelles 2D-Screening, danach 3D-CT an den entscheidenden Stellen

Für dichte, vergossene Avionik-Baugruppen kombiniert BliXray integrierte 2D-Durchstrahlung als Schnellprüfung mit 3D-CT für die Tiefenprüfung. Das 2D-Bild zeigt die gesamte Baugruppe auf einmal und weist auf auffällige Bereiche hin. Der CT-Scan löst diese Bereiche anschließend Schicht für Schicht auf und erfasst sichtbare wie verdeckte Verbindungen. Diese zweistufige Methode reserviert die Scanzeit für Lötstellen, bei denen überlagerte Ebenen eine 2D-Entscheidung unsicher machen.

Kleine Proben liefern die meisten Details, denn ein einzelnes Package nahe an der Quelle erlaubt eine höhere Vergrößerung als eine komplette Leiterplatte. Große bestückte Leiterplatten werden am besten zunächst als Ganzes gescreent und dann in den interessierenden Bereichen gescannt. BliXray scannt Packages und Leiterplatten von Kunden über seine CT-Prüfdienstleistung, sodass Daten am realen Bauteil vorliegen, bevor eine Anlagenkonfiguration gewählt wird. Weitere Anwendungen stehen auf den Branchenseiten Elektronik und Luftfahrt.

Parameter	BliXray Laboratory CT
Package-Typen	BGA, PoP, QFP, MOSFET, IGBT, LED, Multilayer-Leiterplatte
Gezeigte Fehler	Lufteinschlüsse (Voids), Head-in-Pillow und offene Lötstellen, Brücken, Benetzungsfehler, kalte Lötstellen, fehlendes oder zu wenig Lot, Versatz, Drahtbondbrüche, abgehobene Bonds, Kurzschlüsse und Abweichungen im Drahtabstand, Voids im Die-Attach
Betrachtung	mehrachsig (XY, YZ, XZ), Schicht für Schicht
Probenvorbereitung	keine – keine Entkapselung, kein Querschliff
Ablauf für Baugruppen	integrierte 2D-Durchstrahlung als Schnellprüfung plus 3D-CT-Tiefenprüfung

„Wir scannen das eigene Package des Kunden und übergeben das Volumen“, sagt Adrian de Riz. „Die Fehleranalyse beginnt dann mit dreidimensionalen Daten statt mit dem ersten Schnitt.“

Testscans verfügbar

BliXray bietet Testscans von BGA-, PoP-, QFP-, MOSFET- und IGBT-Packages sowie von bestückten Leiterplatten auf seinen Laboratory-CT-Anlagen an. Kontakt: Adrian de Riz, Geschäftsführer, BliXray Technologies GmbH, a.deriz@blix-ray.de, +49 511 57092696 – www.blix-ray.de.

Über BliXray: Die BliXray Technologies GmbH in Hannover entwickelt und baut industrielle CT-Anlagen und Strahlenschutzkabinen. Hersteller aus Verteidigung, Luftfahrt und Forschung prüfen mit BliXray-CT sicherheitskritische Bauteile zerstörungsfrei. BliXray-Kabinen und -Container nehmen Röntgenquellen bis 300 kV auf, bei einem Schutzniveau von 0,5 µSv/h. CT für kritische Bauteile. Strahlenschutz für jede Quelle.