DE10154021A1 - Verfahren zum Messen einer elektronischen Baugruppe - Google Patents
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Abstract
Bei den bisher bekannten Verfahren zum Messen einer elektronischen Baugruppe werden die Gehäuse mittels eines nasschemischen Prozessschrittes oder einer Kombination mit mechanischen Prozessschritten geöffnet, um die innen liegenden Kontaktflächen kontaktieren zu können. Hierbei werden die elektrischen Parameter der elektronischen Baugruppe verändert. Ferner lassen sich Kunststoffgehäuse, die eine bestimmte chemische Verbindung aufweisen, nicht nassätzen. DOLLAR A Nach dem neuen Verfahren wird das Gehäuse, welches eine elektronische Baugruppe enthält, mittels eines Lasers, ohne die elektrischen Parameter der elektronischen Baugruppe zu verändern. Hierbei wird mittels pulsförmigen Laserpulsen der Verguss des Gehäuses verdampft, wobei die Abtragsrate des Kunststoffs nur wenig von der chemischen Zusammensetzung abhängt. Anschließend lässt sich in einen nasschemischen Prozessschritt die Oberfläche reinigen und nachfolgend elektrische Messungen an der elektronischen Baugruppe durchführen.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen einer elektronischen Baugruppe, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- Im Allgemeinen werden Verfahren zum Messen einer elektronischen Baugruppe, wie beispielsweise einer integrierten Schaltung, dazu benutzt die elektrischen Parameter dieser Baugruppe zu kontrollieren. Eine weitere wichtige Anwendung der Messverfahren liegt im Bereich der Reklamationsbearbeitung, um die Ursache einer elektrischen Fehlfunktion zu finden und insbesondere die Zuverlässigkeit des Vergussprozesses der elektronischen Baugruppe zu untersuchen. Hierbei ist es vorteilhaft, die Gehäuse einer elektronischen Baugruppe zu öffnen und elektrische Messungen an Kontaktflächen durchzuführen, die innerhalb des Gehäuses liegen. Hierzu ist es notwendig, die Vergussmassen der Kunststoffgehäuse, die sowohl unterschiedliche Bindemittel als auch verschiedene Füllstoffe aufweisen, selektiv, d. h. ohne Beschädigung der innenliegenden elektronischen Baugruppe, zu öffnen. Nachfolgend läßt sich beispielsweise eine Delamination zwischen der Verbindung eines Anschlußdrahtes (Bond) und einer in dem Gehäuse liegenden Kontaktfläche bestimmen, oder durch eine elektrische Messung an denjenigen Kontaktflächen, die nicht durch Anschlussdrähte verbunden sind, die Funktion von Schaltungsblöcken einer integrierten Schaltung überprüfen.
- Ein Verfahren zum Öffnen von Gehäusen ist aus der Druckschrift "Friedrich Beck, Präparationstechniken für die Fehleranalyse an integrierten Halbleiterschaltungen, VCH, 1988" bekannt. Hierbei wird das Öffnen des Vergusses aus Kunststoff, die eine integrierte Schaltung enthalten, mit einem nasschemischen Verfahren durchgeführt, wobei das Kunststoffgehäuse mittels heißer Schwefelsäure aufgelöst wird. Ferner sind aus der Druckschrift kombinierte mechanisch-nasschemische Verfahren zum Öffnen von Gehäusen bekannt. Hierbei wird durch das Schleifen der Rück- und oder der Vorderseite eines Gehäuses die nasschemische Prozeßzeit verkürzt. Nachteilig ist, daß die Verfahren wenig selektiv zu der innenliegenden integrierten Schaltung sind und insbesondere die Kontaktbereiche der Anschlussdrähte beschädigt werden. Ferner läßt sich ein Teil der für die Gehäuse verwendeten Kunststoffverbindungen, bei denen insbesondere hochvernetzte Bindemittel oder spezielle Füllstoffe verwendet werden, nasschemisch nicht oder nur unvollständig öffnen.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren für eine elektrische Messung an einer elektronischen Baugruppe, die in einem Kunststoffgehäuse umschlossen ist, anzugeben.
- Die genannte Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Günstige Ausgestaltungsformen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
- Hiernach besteht das Wesen der Erfindung darin, daß ein Gehäuse selektiv zu der elektronischen Baugruppe geöffnet wird, um an der innenliegenden Baugruppe Messungen durchzuführen. Hierzu wird mittels eines Laserstrahls an einem als Teil- oder Vollverguß hergestellten Gehäuse aus Kunststoff, das wenigstens eine in dem Verguß liegende elektrische Kontaktfläche und eine aus dem Verguss herausgeführte Anschlussleitung aufweist, zum Freilegen der Kontaktfläche ein Teil des Vergusses entfernt und an der Kontaktfläche eine elektrische Messung durchgeführt.
- Ein Vorteil des Verfahrens ist es, daß sich mittels des Laserstrahls Kunststoffgehäuse mit unterschiedlichen chemischen Zusammensetzungen, insbesondere auch solche Verbindungen die nasschemisch nur unzureichend ätzbar sind, öffnen lassen. Untersuchungen der Anmelderin haben gezeigt, daß durch die Energie des Laserstrahls der Kunststoff des Gehäuses verdampft wird. Hierbei läßt für unterschiedliche chemische Zusammensetzungen des Vergusses, indem die auf die Oberfläche des Gehäuses auftreffende Leistung und oder die Wellenlänge des Laserstrahls geändert wird, der Gehäusekunststoff selektiv zu der elektronischen Baugruppe und deren Anschlußflächen entfernen, ohne die elektrischen Parameter der elektronischen Baugruppe zu verändern. Ferner lassen sich an den Kontaktflächen, die nicht mit Anschlußdrähten versehen sind und bisher nicht direkt messbar sind, die elektrische Funktion von einzelnen Funktionsblöcken beispielsweise an einem Spitzenmessplatz überprüfen. Hierdurch wird die Fehlersuche beispielsweise an integrierten Schaltungen wesentlich beschleunigt und die Kosten bei der Bearbeitung von Kundenreklamationen reduziert. Des Weiteren lassen sich in den geöffneten Bereichen Analysen, wie beispielsweise mittels eines Rasterelektronenmikroskops (REM) oder Focus-Ion-Beam (FIB) Mikroskop durchführen.
- In einer Weiterbildung des Verfahrens wird der Laserstrahl zum Freilegen der Kontaktfläche entlang einer zick-zack förmigen Linie geführt und hierbei der Verguss schichtweise abgetragen. Untersuchungen der Anmelderin haben gezeigt, daß durch die Führung des Laserstrahls in einer zick-zack förmigen Linie ein gleichmäßiger Abtrag erreicht wird. Ferner ist es vorteilhaft die Entfernung des Kunststoffs mittels eines pulsförmigen Laserstrahls durchzuführen. Hierzu wird beispielsweise ein kontinuierlicher Laserstrahl zerhackt. Untersuchungen der Anmelderin haben gezeigt, daß sich bei einem pulsförmigen Laserstrahl durch eine Veränderung der Pulsdauer die Leistung des Laserstrahls an die chemische Zusammensetzung des Vergusses besonders einfach anpassen läßt, sodaß eine Ablagerung von leitfähigen Kohlenstoffverbindungen auf der Oberfläche des Gehäuses unterdrückt wird.
- In einer anderen Weiterbildung des Verfahrens wird die Entfernung des Vergusses durch den Laserstrahl mittels eines Endpunktsignals beendet. Hierbei läßt sich das Endpunktsignal sowohl aus der Analyse der chemischen Zusammensetzung des verdampfenden Materials als auch mittels einer optischen Messung beispielsweise durch Bestimmung des Reflektions- und oder des Absorptionsverhaltens gewinnen, wobei sich insbesondere durch das Freilegen von metallischen Kontaktflächen die optischen Eigenschaften in dem zu öffnenden Bereich stark ändern und sich mittels einer optischen Messung das Endpunktsignal besonders zuverlässig erzeugen läßt. Ferner läßt sich durch eine Nachlaufzeit nach der Detektion des Endpunktes die Zuverlässigkeit des Verfahrens erhöhen, wobei es vorteilhaft ist, die Leistung des Laserstrahls zu reduzieren.
- Andere Untersuchungen der Anmelderin haben gezeigt, daß es vorteilhaft ist, vor der elektrischen Messung, Reste der Vergussmasse durch einen nasschemischen Prozessschritt zu entfernen. Hierbei lassen sich die Kontaktwiderstände bei einer elektrischen Kontaktierung verringern und die Oberfläche von vorhandenen leitfähigen Kohlenstoffverbindungen, die sich bevorzugt bei hohen Leistungen des Laserstrahls ergeben, entfernen.
- Das erfindungsgemäße Verfahren soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit einer schematisierten Zeichnung und einer Abbildung erläutert werden. Es zeigen, die
- Fig. 1 eine Vorrichtung zum Öffnen einer elektronischen Baugruppe, die in einem Kunststoffgehäuse eingegossen ist, und
- Fig. 2 einer REM Aufnahme eine freigelaserte integrierte Schaltung als Beispiel einer elektronischen Baugruppe.
- In der Fig. 1 ist eine Vorrichtung zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Die Vorrichtung weist eine optische Einheit OBJ mit einem Laser LS1, der eine im infraroten Spektralbereich liegenden Wellenlänge aufweist, auf. Der Laserstrahl des Lasers LS1 wird mittels einer umlaufenden Blende (nicht abgebildet) in kurze Laserimpulse zerhackt. Hierbei bestimmt die Geschwindigkeit der umlaufenden Blende die Dauer der Laserimpulse des Lasers LS1. Des Weiteren weist die optische Einheit OBJ für eine Detektion einer Kontraständerung einen optischen Detektor PD auf. Ferner ist die optische Einheit OBJ zur Steuerung mit einem Personalcomputer PC verbunden. Von der optischen Einheit OBJ wird der Laserstrahl des Lasers LS1 auf die Oberfläche eines in einem als Vollverguß ausgebildeten Kunststoffgehäuses G abgebildet, wobei sich mittels einer Spiegel- und Linsenanordnung die Brennweite und die Auslenkung des Laserstrahls des Lasers LS1 auf der Oberfläche des Kunststoffgehäuses G verschieben lässt. Ferner ist in dem Kunststoffgehäuse G eine elektronische Baugruppe CH, die mittels den Anschlussdrähten B mit den Kontaktflächen K eines Metallstreifen LE kontaktiert ist, eingegossen. Ferner weist der Metallstreifen LE außerhalb des Gehäuses G liegende Anschlußpins PA auf. Des Weiteren wird beim Öffnen das Gehäuse G mittels eines Unterdrucks an eine Auflageplatte (nicht abgebildet) fixiert.
- Zur Öffnung des Kunststoffgehäuses G der elektronischen Baugruppe CH wird durch die optische Einheit OBJ, die von dem Personalcomputer PC gesteuert wird, ein zu öffnender Bereichs BE auf der Oberfläche des Kunststoffgehäuses G definiert und die Koordinaten des Bereichs BE in dem Personalcomputer PC gespeichert. Nachfolgend wird innerhalb des Bereich BE die Oberfläche des Gehäuses G mit dem Laser LS1 mittels Pulse in einer zick-zack förmigen Linie überstrichen. Hierbei bestimmt die Pulsdauer und die Brennweite des Laserstrahls des Lasers LS1, die auf der Gehäuseoberfläche G auftreffende Energiedichte. Ferner wird von der Pulsdauer die Versatzgeschwindigkeit entlang der zick-zack förmigen Linie bestimmt. Durch die Aneinanderreihung der Laserpulse entlang der zick-zack förmigen Linie wird der Kunststoff in dem Bereich BE schichtweise verdampft, wobei bei größerer Dicke der abzutragenden Kunststoffschicht der Bereich BE mehrfach entlang von zick-zack förmigen Linien durchfahren wird. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn der verdampfte Kunststoff während des Öffnen des Gehäuses abgesaugt wird und sich nicht auf der Oberfläche des Gehäuses G niederschlägt. Untersuchungen der Anmelderin haben gezeigt, daß sich durch entsprechende Wahl der Parameter des Laserstrahls des Lasers LS1 der Kunststoff des Gehäuses G selektiv zu der eingegossenen elektronischen Baugruppe CH und deren Verbindungsdrähte B, sowie des unterliegenden Metallstreifens LE und dessen Kontaktflächen K verdampfen läßt. Das Öffnen wird mittels des optischen Detektors PD kontrolliert und beendet, indem der Wert der Kontraständerung in dem geöffneten Bereich einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt. Nachfolgend wird ein kurzer nasschemischer Reinigungsschritt durchgeführt, um die Oberfläche zu konditionieren und Reste des verdampften Vergusses zu entfernen. Nachfolgend wird an einem Spitzenmessplatz (nicht abgebildet) eine elektrische Messung an den Kontaktflächen durchgeführt.
- Ein Vorteil des Verfahrens ist es, daß sich mittels eines Laserstrahls der Kunststoff des Gehäuses selektiv zu der eingegossenen integrierten Schaltung IC und dem Metallstreifen sowie der Anschlussdrähte verdampfen lässt. Da nur eine nasschemische Reinigung durchgeführt wird, werden der Metallstreifen und insbesondere die Anschlussgebiete (Bonds) der Verbindungsdrähte nicht zerstört. Nachfolgend lassen sich elektrische Messungen insbesondere an einem Spitzenmeßplatz und weitere Analysen, wie beispielsweise die Messung der maximalen möglichen Zugkraft an den Anschluß, durchführen. Untersuchungen der Anmelderin haben gezeigt, daß bei dem Öffnen unterschiedlicher Arten von Gehäusen die Leistungsdichte des Laserstrahls nur wenig von der chemischen Zusammensetzung bzw. dem Anteil an eingelagerten Fremdstoffen abhängt. Ferner ist es durch die Absorptionsspektren der auf dem Gebiet der Gehäuse verwendeten Kunststoffe vorteilhaft, eine Laser Wellenlänge im infraroten Spektralgebiet zum Öffnen des Vergusses einzusetzen, wobei durch eine geeignete Wahl von Leistung und Zeitdauer von den Laserimpulsen der Kunststoff des Gehäuses verdampft und eine Ausbreitung einer Wärmewelle in dem verbleibenden Kunststoff durch die bei der Verdampfung stattfindende Energieabsorption unterdrückt wird. Hierdurch werden die elektrischen Parameter einer elektrischen Baugruppe nicht verändert. Ferner lassen sich in einem Arbeitsgang der Verguß der gesamten elektronischen Baugruppe entfernen oder mehrere zu öffnende Bereiche festlegen, die beispielsweise in Summe nur einen Teil der Oberfläche des Gehäuses umfassen. Hierbei lassen sich die einzelnen Bereiche in unterschiedlicher Reihenfolge öffnen und zwischen den einzelnen Öffnungsschritten eine oder mehrerer nasschemische Reinigungen und oder elektrische Messungen durchführen.
- In Fig. 2 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme eines Metallstreifens LE1 und einer darauf fixierten integrierten Schaltung CH1 abgebildet. Der Kunststoff des Gehäuses wurde hierbei mit einem mehrfachen schichtweisen Abtrag mittels des Lasers selektiv zu der integrierten Schaltung CH1 und dem Metallstreifen LE1 entfernt. Hierbei wird die Öffnung des Vergusses in einem ersten Prozessschritt mittels eines Endpunktsignals, das von der Kontraständerung mittels des optischen Detektors PD erzeugt wird, beendet. In einem nachfolgenden durch eine vorgegebene Zeit begrenzten zweiten Prozessschritt, der vorzugsweise mit einer geringeren Leistung des Laserstrahls als im ersten Prozessschritt durchgeführt wird, wird eine verbleibende dünne Kunststoffschicht besonders selektiv zu der innenliegenden integrierten Schaltung CH1 entfernt. In einem nachfolgenden nasschemischen Reinigungsschritt wird die Oberfläche gesäubert. Durch die Kombination der einzelnen Prozessschritte wird der Kunststoff um die Anschlussdrähte B1 und der integrierten Schaltung CH1 besonders vollständig entfernt. Nachfolgend lassen sich sowohl elektrische Messungen an den mit Anschlußdrähten (Bonds) versehenen Kontaktflächen als auch an Kontaktflächen oder breiten Leiterbahnen innerhalb der integrierten Schaltung CH1 durchführen.
Claims (6)
1. Verfahren zum Messen einer elektronischen Baugruppe (CH) in einem als Teil- oder
Vollverguß hergestellten Gehäuse (G) aus Kunststoff mit wenigstens einer in dem
Verguß liegenden elektrischen Kontaktfläche (K) und aus dem Verguss herausgeführten
Anschlussleitungen,
dadurch gekennzeichnet, daß
zum Freilegen der Kontaktfläche (K) mittels eines Laserstrahls ein Teil des Vergusses entfernt wird, und
an der Kontaktfläche (K) eine elektrische Messung durchgeführt wird.
zum Freilegen der Kontaktfläche (K) mittels eines Laserstrahls ein Teil des Vergusses entfernt wird, und
an der Kontaktfläche (K) eine elektrische Messung durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl zum
Freilegen der Kontaktfläche (K) entlang einer zick-zack förmigen Linie geführt wird und hierbei
der Verguss schichtweise abgetragen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Entfernung des Kunststoffs mittels eines pulsförmigen Laserstrahls durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Entfernung des Vergusses durch den Laserstrahl mittels eines Endpunktsignals beendet
wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer Detektion des
Endpunktsignals während einer vorgegebenen Nachlaufzeit eine weitere Entfernung des
Vergusses mittels des Laserstrahls durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Entfernung von Vergussresten vor der elektrischen Messung ein nasschemischer
Prozessschritt durchgeführt wird.
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
| DE2001154021 DE10154021A1 (de) | 2001-11-02 | 2001-11-02 | Verfahren zum Messen einer elektronischen Baugruppe |
| EP20020791655 EP1440608B1 (de) | 2001-11-02 | 2002-10-30 | Verfahren zum offnen eines kunststoffgehauses einer elektronischen baugruppe |
| PCT/EP2002/012096 WO2003039217A1 (de) | 2001-11-02 | 2002-10-30 | Verfahren zum offnen eines kunststoffgehauses einer elektronischen baugruppe |
| DE50205841T DE50205841D1 (de) | 2001-11-02 | 2002-10-30 | Verfahren zum offnen eines kunststoffgehauses einer elektronischen baugruppe |
| US10/494,434 US7125729B2 (en) | 2001-11-02 | 2002-10-30 | Method for opening the plastic housing of an electronic module |
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Publications (1)
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|---|---|
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| DE2001154021 Withdrawn DE10154021A1 (de) | 2001-11-02 | 2001-11-02 | Verfahren zum Messen einer elektronischen Baugruppe |
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- 2001-11-02 DE DE2001154021 patent/DE10154021A1/de not_active Withdrawn
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