Benchmark für die 3D-Röntgeninspektion

Auf der Semicon China wurde im März 2025 das Softwarefeature Dynamic Planar CT von Nordson Test & Inspection für automatisierte Röntgeninspektionssysteme (AXI) mit dem EM Innovation Award 2025 ausgezeichnet. In der PLUS stellt Andrew Mathers, Principal Product Line Manager bei Nordson, die Innovation näher vor.

Dynamic Planar CT ist ein softwarebasiertes Produkt für die automatische Röntgeninspektion. Es vereinfacht maßgeblich die Identifikation kritischer Fehler während der Produktion. Die Technologie erzeugt hochauflösende 3D-Bildgebung mit hoher Geschwindigkeit und Präzision. Davon profitiert insbesondere die Qualitätskontrolle in der Elektronikproduktion und damit auch die Sicherheit im alltäglichen Leben. Das markiert einen bedeutenden Fortschritt in der automatisierten Röntgeninspektion (AXI) für die Halbleiterfertigung.

Dynamic Planar CT (DPCT) ist eine Weiterentwicklung der traditionellen Planar-CT-Technologie. Durch die Aufnahme von mehr Bildern aus unterschiedlichen Winkeln und einem erweiterten Sichtfeld reduziert sie Artefakte, die bei der Inspektion flacher elektronischer Komponenten wie Leiterplatten und Wafer auftreten können. Dies führt zu einer klareren Schichttrennung und verbessert die Datenqualität erheblich. Die Geschwindigkeit der Bilderfassung konnte durch diese Technologie eklatant beschleunigt werden. Dynamic Planar CT ist doppelt so schnell wie Planar CT. Dadurch erhöht sich die Stückzahl pro Stunde und damit der Durchsatz für die Kunden drastisch.

Genauigkeit und Qualität

Interessant ist DPCT nicht nur aufgrund der hohen Geschwindigkeit, sondern auch aufgrund der hohen Bildqualität und Bildgenauigkeit. Eine der größten Herausforderungen beim planaren Scannen oder bei der Laminografie, wie sie auch genannt wird, besteht darin, dass es zu Bildartefakten kommen kann, d. h. zu Merkmalen oder Verzerrungen in den Bildern, die in der Realität nicht vorhanden sind. Bei elektronischen Proben erschweren diese Artefakte die klare Darstellung der verschiedenen Schichten in den Geräten, während bei der dynamischen Planar CT die verschiedenen Schichten in den Prüfmustern deutlich zu erkennen sind.

Generationen für Test und Inspektion bei Nordson

Geringere Strahlendosis durch ein größeres FoV (Field of View)

DPCT nimmt mehr Projektionsbilder in kürzerer Zeit auf und profitiert von einem neuen 3D-Rekonstruktionsalgorithmus, der wiederum eine bessere Geschwindigkeit und Qualität bietet. Bilder werden in einem größeren Sichtfeld aufgenommen, sodass der Kunde einen größeren Bereich schneller untersuchen kann. Das verkürzt Zykluszeiten noch mehr und verringert die Strahlendosis, die die Proben während der Untersuchung erhalten.

BGA Ball 3D-Rekonstruktionen

Zuverlässige Void-Erkennung

DPCT ist ideal für jede 3D-Anwendung in der elektronischen Röntgeninspektion. Besonders eignet sich das Softwarepaket für die die zuverlässige Erkennung von Voids, insbesondere in Ball-Grid-Arrays von Leiterplatten oder in Microbumps von Flip-Chip-Bauteilen. Jede Schicht eines Bauteils wird ohne Artefakte von benachbarten komplexen oder dichten Bauteilen mit einer höheren Auflösung als bisher visualisiert. KI-basierte Algortihmen erkennen Defekte auf Knopfdruck und sind in allen AXI-Systemen anwendbar.

Die Weiterentwicklung von der 2D- zur 3D-Röntgenbildgebung in der Inspektion war notwendig, da die Anforderungen an die Fertigung immer strenger werden und die Qualität und Zuverlässigkeit elektronischer Geräte weiter gesteigert werden muss. Die Ansprüche der Zulieferer, der Endkunden und des Marktes im Allgemeinen haben die Wissenschaft veranlasst, 3D-Bildgebung für eine leistungsfähigere Inspektion zu professionalisieren und für Kunden leicht anwendbar zu machen.

Mit Dynamic Planar CT ausgestattete AXI-Systeme

Vorteile in der Anwendung

DPCT ermöglicht eine schnellere Inspektion mit kürzeren Zykluszeiten, höherer UPH und höherem Durchsatz bei gleichzeitiger Reduzierung der Strahlendosis für die Proben. Durch die höhere Bildqualität und deutlich weniger Artefakte wird eine zuverlässigere Fehlererkennung erzielt. Dies alles verbessert die Qualitätssicherung der Produkte, deren Entwicklung und ihren Erfolg.

Zusammenfassung der Vorteile gegenüber herkömmlichen Methoden

• Geschwindigkeit: Die Technologie ermöglicht eine bis zu dreifache Inspektionsgeschwindigkeit im Vergleich zu traditionellen Planar-CT-Verfahren, mit einer 3D-Rekonstruktionszeit von unter zwei Sekunden.
• Bildqualität: Durch fortschrittliche 3D-Rekonstruktionsalgorithmen werden selbst kleinste Defekte in ultrahoher Auflösung sichtbar gemacht.
• Reduzierte Strahlenbelastung: Die optimierte Technologie senkt die Röntgendosis für empfindliche Komponenten, was besonders bei der Inspektion von Halbleiterbauteilen vorteilhaft ist.
• Automatisierung: Die Systeme integrieren sich nahtlos in Fertigungslinien und ermöglichen eine vollautomatische Inspektion ohne menschliches Eingreifen.

Anwendung in der Praxis

DPCT wird weltweit in über 2.000 automatisierten Röntgeninspektionssystemen eingesetzt. Typische Anwendungen umfassen die Detektion von Lunkern in Ball Grid Arrays (BGAs) und Mikrobump-Inspektionen in Flip-Chips. Die Technologie unterstützt zudem Quality 4.0-Initiativen, indem sie Feedback zur Verbesserung von Fertigungsprozessen liefert.

Weitere Informationen

Für einen tieferen Einblick in die Technologie und ihre Auswirkungen auf die Halbleiterfertigung empfiehlt sich eine Folge des 3D-InCites-Podcasts vom 22. Mai 2025. In ihr erläutere ich die Fortschritte in der 3D-Röntgeninspektionstechnologie und diskutiere darüber, wie sie dabei hilft, die Produktqualität in der Halbleiterfertigung zu verbessern[*].

Referenzen

[*] https://3dincitespodcast.buzzsprout.com/1731672/episodes/171994 11-revolutionizing-semiconductor-quality-the-dynamic-planar-ct-advantage (Abruf: 2. Juni 2025).