DE102015005641A1 - Method for testing an electronic component - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung befasst sich mit einem Verfahren zum Prüfen eines elektronischen Bauteils auf Defekte mit folgenden Schritten:
Untersuchung des eines elektronischen Bauteils in einer Produktionslinie mittels Automatischer Optischer Inspektion; Bestimmung der Koordinaten von Gebieten, in denen keine Untersuchung mit der Automatischen Optischen Inspektion möglich ist; Übertragung der Koordinaten dieser Gebiete von der Produktionslinie an einen Computer; Überführung des eines elektronischen Bauteils von der Produktionslinie in eine Röntgen-Vorrichtung zur zerstörungsfreien Materialuntersuchung; Übertragung der Koordinaten der Gebiete vom Computer an diese Röntgen-Vorrichtung; Untersuchung des eines elektronischen Bauteils mittels der Röntgen-Vorrichtung nur in den Gebieten, in denen keine Untersuchung mit der Automatischen Optischen Inspektion möglich ist; Übertragung der Ergebnisse der Untersuchung in der Röntgen-Vorrichtung an den Computer; Rücküberführung des eines elektronischen Bauteils in die Produktionslinie bei einem Ergebnis, dass das eines elektronische Bauteil nicht defekt ist.The invention relates to a method for testing an electronic component for defects with the following steps:
Examination of an electronic component in a production line by means of automatic optical inspection; Determination of the coordinates of areas in which an automatic optical inspection can not be performed; Transferring the coordinates of these areas from the production line to a computer; Transferring an electronic component from the production line to an X-ray destructive material inspection apparatus; Transmitting the coordinates of the areas from the computer to this X-ray device; Examination of an electronic component by means of the X-ray device only in the areas in which no investigation with the automatic optical inspection is possible; Transmitting the results of the examination in the X-ray device to the computer; Returning an electronic component to the production line with a result that an electronic component is not defective.
Description
Die Erfindung befasst sich mit einem Verfahren zum Prüfen eines elektronischen Bauteils auf Defekte, bei dem sowohl eine Automatische Optische Inspektion (AOI) als auch eine zerstörungsfreie Materialuntersuchung (NDT) mittels Röntgenstrahlung durchgeführt wird.The invention relates to a method for inspecting an electronic component for defects, in which both an automatic optical inspection (AOI) and a non-destructive material examination (NDT) are carried out by means of X-radiation.
Unter elektronischen Bauteielen im Rahmen dieser Erfindung werden unter anderem bestückte Leiterplatten, Wafer – Silizium-Scheiben mit eingeätzten Strukturen wie zum Beispiel Mikrolötbällen – und Elektronikkomponenten, wie beispielsweise Halbleiter und LEDs, verstanden.Among electronic components in the context of this invention, inter alia, assembled circuit boards, wafer - silicon wafers with etched structures such as Mikrolötbällen - and electronic components, such as semiconductors and LEDs understood.
Prinzipiell ist die Prüfung einer bestückten Leiterplatte – im Folgenden werden die bestückten Leiterplatten verkürzt nur als Leiterplatten bezeichnet – und eines Wafers oder eines Aufnahmetabletts für Komponenten gleich. Der Unterschied zwischen der Prüfung einer Leiterplatte und einem Wafer oder einer Elektronikkomponente, zum Beispiel eines Halbleiters, besteht im Wesentlichen darin, dass der Wafer oder die Komponente in einer fest vordefinierten Halterung – einer Art Aufnahmetablett – eindeutig positioniert ist. Diese Halterung kann zum Beispiel eine rechteckige Tablettform haben, analog der rechteckigen Geomtrie einer Leiterplatte. Auf einem Aufnahmetablett können mehrere Wafer oder Elektronikkomponenten positioniert sein.In principle, the testing of a populated printed circuit board - in the following the printed circuit boards are shortened referred to only as printed circuit boards - and a wafer or a tray for components same. The difference between testing a printed circuit board and a wafer or an electronic component, for example a semiconductor, is essentially that the wafer or component is uniquely positioned in a fixed predefined holder - a type of receiving tray. This holder may for example have a rectangular tray shape, analogous to the rectangular geometry of a printed circuit board. Several wafers or electronic components may be positioned on a receiving tray.
Zur Vereinfachung werden im Folgenden Ausführungen nur für Leiterplatten gemacht; diese gelten jedoch immer auch genauso für in einem Aufnahmetablett angeordnete Wafer oder elektronische Komponenten, sofern an einzelnen Stellen nicht explizit etwas anderes angegeben ist.For the sake of simplicity, explanations are made below only for printed circuit boards; However, these are always the same for arranged in a receiving tray wafers or electronic components, unless explicitly stated otherwise in some places.
Bei der Prüfung von Leiterplatten auf Defekte ist es bekannt, innerhalb der Produktionslinie die Leiterplatten mittels einer AOI zu untersuchen. Hierbei werden Fehler bei der Ausrichtung der auf der Leiterplatte aufgeklebten Bauteile oder Defekte der Lötverbindungen zwischen der Leiterplatte und den damit verbundenen Bauteilen detektiert. Zu den möglichen Defekten gehören beispielsweise Lötbrücken, fehlende Lötverbindungen, Lötverbindungen mit Poroisitäten. Bei der optischen Untersuchung mittels AOI können jedoch nur von außen sichtbare Defekte gefunden werden; verborgene Defekte können damit nicht detektiert werden. Um diese Defekte erkennen zu können wird die Leiterplatte zusätzlich zu der AOI einem NDT-Verfahren mittels Röntgenstrahlung unterzogen. Dabei werden ohne die Leiterplatte zu beschädigen mittels Röntgendurchleuchtung die nicht sichtbaren Stellen untersucht. Aus einer Kombination der Ergebnisse der AOI und der Röntgen-NDT kann dann entschieden werden, ob die Leiterplatte in der Produktionslinie weiterlaufen kann oder ob sie Ausschuss ist beziehungsweise einer Überarbeitung unterzogen werden muss.When testing printed circuit boards for defects, it is known to inspect the circuit boards within the production line using an AOI. This error in the alignment of the glued on the circuit board components or defects of the solder joints between the circuit board and the associated components are detected. Possible defects include, for example, solder bridges, missing solder joints, solder joints with porosities. In the optical examination by means of AOI, however, only externally visible defects can be found; hidden defects can not be detected. In order to detect these defects, the printed circuit board is subjected to an NDT method by means of X-radiation in addition to the AOI. In this case, without damaging the circuit board by means of fluoroscopy, the non-visible points are examined. From a combination of the results of the AOI and the X-ray NDT can then be decided whether the circuit board in the production line can continue to run or whether it is broke or must be subjected to a revision.
Diese kombinierte Prüfung aus AOI und Röntgen-NDT kann entweder dadurch erfolgen, dass die Röntgen-NDT-Prüfvorrichtung in die Produktionslinie integriert ist oder separat von dieser angeordnet ist. Bei der ersten Alternative mit integrierter Röntgen-NDT-Prüfvorrichtung ist problematisch, dass die gesamte Produktionslinie stillsteht, wenn an der Röntgen-NDT-Prüfvorrichtung Wartungs- oder Reparaturarbeiten durchgeführt werden müssen; außerdem ist für jede Produktionslinie eine eigene Röntgen-NDT-Prüfvorrichtung nötig, wodurch sehr hohe Kosten für die gesamte Produktionslinie entstehen.This combined testing of AOI and X-ray NDT can be done either by integrating the X-ray NDT inspection device into the production line or separately from it. The first alternative with an integrated X-ray NDT test apparatus is problematic in that the entire production line is shut down when maintenance or repair work is required on the X-ray NDT test apparatus; In addition, each production line requires its own X-ray NDT inspection device, which results in very high costs for the entire production line.
Bei der zweiten Alternative mit separat angeordnerter Röntgen-NDT-Prüfvorrichtung sind die Kosten pro Produktionslinie geringer, da eine einzige Röntgen-NDT-Prüfvorrichtung für zwei oder mehrere Produktionslinien verwendet werden kann. Allerdings ist die Prüfung in einer separaten Röntgen-NDT-Prüfvorrichtung zeitaufwendig, da die Leiterplatte von der Produktionslinie in die Röntgen-NDT-Prüfvorrichtung gebracht werden muss und dort die gesamte Leiterplatte nochmals untersucht werden muss, dieses Mal mit Röntgenstrahlung anstatt Licht.The second alternative, with separately-attached X-ray NDT test equipment, reduces the cost per production line since a single X-ray NDT tester can be used for two or more production lines. However, testing in a separate X-ray NDT tester is time consuming, as the PCB has to be moved from the production line to the X-ray NDT tester, and the entire PCB needs to be re-examined, this time with X-rays instead of light.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das für die zweite Alternative mit separater Röntgen-NDT-Prüfvorrichtung eine geringere Prüfzeit in der Röntgen-NDT-Prüfvorrichtung ermöglicht.The object of the invention is therefore to provide a method that allows for the second alternative with separate X-ray NDT tester a shorter test time in the X-ray NDT tester.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass in der Produktionslinie während der Durchführung der AOI die Koordinaten der Gebiete bestimmt werden, in denen keine Aussage über den Zustand des elektronischen Bauteils mittels Licht gemacht werden kann. Die Koordinaten der einzelnen Gebiete, die so gefunden wurden, die als Regions Of Interest (ROI) bezeichnet werden, werden an einen Computer übertragen. Nachdem das elektronische Bauteil von der Produktionslinie in die Röntgen-Vorrichtung zur zerstörungsfreien Materialuntersuchung – die oben als Röntgen-NDT-Prüfvorrichtung bezeichnet wurde und im folgenden als Röntgen-Vorrichtung abgekürzt wird – überführt wurde, werden nur die ROIs mittels Röntgenstrahlung untersucht. Hierzu wurden die bei der AOI erfassten Koordinaten der ROIs vom Computer an die Röntgen-Vorrichtung übertragen. Dadurch wird enorm Zeit eingespart, da nicht mehr das gesamte elektronische Bauteil mittels Röntgenstrahlung durchstrahlt werden muss – also auch die Gebiete, die schon mittels der AOI auf Defekte überprüft wurden –, sondern nur noch die ROIs, also die Gebiete, über die keine Aussage mittels der AOI hinsichtlich des Vorliegens von Defekten gemacht werden kann. Die Ergebnisse der Röntgenuntersuchung der ROIs wird dann an den Computer übertragen, so dass dort das Ergebnis nachvollzogen werden kann und Statistiken zum Produktionsprozess und auftretenden Defekten erstellt werden können.This object is achieved by a method having the features of patent claim 1. The inventive method provides that in the production line during the implementation of the AOI, the coordinates of the areas are determined in which no statement about the state of the electronic component can be made by means of light. The coordinates of the individual regions thus found, which are referred to as Regions Of Interest (ROI), are transmitted to a computer. After the electronic component has been transferred from the production line to the non-destructive material X-ray apparatus - referred to above as the X-ray NDT tester, hereinafter abbreviated to X-ray apparatus - only the ROIs are examined by X-ray. For this purpose, the coordinates of the ROIs acquired at the AOI were transferred from the computer to the X-ray apparatus. This saves a great deal of time since it is no longer necessary to irradiate the entire electronic component with X-ray radiation - including the areas that have already been checked for defects by means of the AOI - but only the ROIs, ie the areas over which no statement is made the AOI can be made with regard to the presence of defects. The results of the X-ray examination of the ROIs are then transferred to the computer, so that the results can be traced there and statistics on the production process and any defects that occur can be compiled.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das elektronische Bauteil ein Identifizierungsmerkmal aufweist, mittels dem das elektronische Bauteil eindeutig identifizierbar ist, und dieses Identifizierungsmerkmal an den Computer von der Produktionslinie an die Röntgen-Vorrichtung zusammen mit den Koordinaten der Gebiete übertragen wird, in denen keine Untersuchung mit der Automatischen Optischen Inspektion möglich ist, und in der Röntgen-Vorrichtung das Identifizierungsmerkmal erfasst wird und diese Daten an den Computer übertragen werden, wo ein Abgleich der Daten zu dem Identifizierungsmerkmal von der Prioduktionslinie und der Röntgen-Vorrichtung durchgeführt wird. Dadurch wird eine einfach vorzunehmende und eindeutige Ausrichtung des elektronischen Bauteils in der Röntgen-Vorrichtung ermöglicht, so dass die vorher in der AOI ermittelten Koordinaten der ROIs exakt angefahren werden können.An advantageous development of the invention provides that the electronic component has an identification feature by means of which the electronic component is uniquely identifiable, and this identification feature is transmitted to the computer from the production line to the X-ray device together with the coordinates of the areas in which No inspection with the automatic optical inspection is possible, and in the X-ray device, the identification feature is detected and this data is transmitted to the computer, where an adjustment of the data to the identification feature of the Prioduction line and the X-ray device is performed. This allows a simple and unambiguous alignment of the electronic component in the X-ray device, so that the previously determined in the AOI coordinates of the ROIs can be approached exactly.
Bevorzugt ist das Identifizierungsmerkmal ein Strichcode, der in der Röntgen-Vorrichtung von einem Strichcodelesegerät erfasst wird. Hierdurch wird einfach und zuverlässig sichergestellt, dass das elektronische Bauteil, für das die fraglichen Daten in der AOI gewonnen wurden, dasselbe ist, das nun der Röntgen-Prüfung unterzogen wird. Damit wird auch sichergestellt, dass die richtigen ROIs für das sich gerade in der Röntgen-Vorrichtung befindliche elektronische Bauteil untersucht werden.Preferably, the identifier is a bar code that is detected in the x-ray device by a bar code reader. This ensures easily and reliably that the electronic component for which the data in question was obtained in the AOI is the same that is now undergoing X-ray inspection. This also ensures that the correct ROIs for the electronic component currently in the x-ray device are examined.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Überführung und/oder die Rücküberführung zwischen Produktionslinie und Röntgen-Vorrichtung des elektronischen Bauteils automatisch erfolgt. Damit wird eine etwaige Fehlerquelle durch ein händisches Entfernen des elektronischen Bauteils aus der Produktionslinie, ein Tragen des elektronischen Bauteils von der Produktionslinie in die Röntgen-Vorrichtung und dortiges händisches Einlegen und Ausrichten ausgeschaltet.A further advantageous development of the invention provides that the transfer and / or the return transfer between the production line and the X-ray device of the electronic component takes place automatically. Thus, a possible source of error is eliminated by manually removing the electronic component from the production line, carrying the electronic component from the production line into the X-ray device and there manual insertion and alignment.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Koordinaten der Gebiete, in denen keine Untersuchung mit der Automatischen Optischen Inspektion möglich ist, in Bezug auf einen Ort bestimmt werden, der ein eindeutiges Merkmal des elektronischen Bauteils aufweist, beispielsweise ein Eckpunkt der Leiterplatte beziehungsweise des Aufnahmetabletts oder eine charakteristische Bohrung ist. Bevorzugt erfolgt die Ausrichtung des elektronischen Bauteils in der Röntgen-Vorrichtung anhand des Ortes des eindeutigen Merkmals des elektronischen Bauteils. Dadurch wird mit Sicherheit gewährleistet, dass ein exaktes Anfahren der ROIs aufgrund der in der AOI gefundenen Koordinaten erfolgen kann.A further advantageous embodiment of the invention provides that the coordinates of the areas in which no investigation with the automatic optical inspection is possible, are determined with respect to a location having a unique feature of the electronic component, such as a corner of the circuit board or of the receiving tray or a characteristic hole. Preferably, the orientation of the electronic component in the X-ray device is based on the location of the unique feature of the electronic component. This ensures with certainty that a precise approach of the ROIs can be made on the basis of the coordinates found in the AOI.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass durch die Untersuchung in der Röntgen-Vorrichtung die Art eines festgestellten Defekts erhalten wird und mit dieser Information eine Steuerung des Prozesses in der Produktionslinie zur Vermeidung der Art des Defekts erfolgt. Damit kann in den Produktionsprozess lenkend eingegriffen werden, wenn erkennbar wird, dass ein Defekt nicht nur vereinzelt auftritt, sondern sich ein Trend zu einem solchen Fehler feststellen lässt. Somit wird eine hohe Ausschussquote vermieden und die Produktionskosten gesenkt.A further advantageous embodiment of the invention provides that the type of a detected defect is obtained by the examination in the X-ray device and with this information, a control of the process in the production line to avoid the nature of the defect takes place. This can be used to interfere with the production process when it becomes apparent that a defect is not just an isolated occurrence, but that a trend towards such an error can be established. This avoids a high reject rate and lowers production costs.
Bevorzugt ist das elektronische Bauteil eine bestückte Leiterplatte, ein (Silizium-)Wafer mit eingeätzten Strukturen, wie zum Beispiel Formen für Mikrolötbälle, oder eine Elektronikkomponente, wie beispielsweise ein Halbleiter oder eine LED.Preferably, the electronic component is a populated printed circuit board, a (silicon) wafer with etched structures, such as molds for micro solder balls, or an electronic component, such as a semiconductor or an LED.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in der Röntgen-Vorrichtung eine offene Mikrofokusröhre verwendet wird, insbesondere eine solche mit einer Targetleistung von über 10 Watt. Durch die Verwendung einer offenen Mikrofokusröhre in der Röntgen-Vorrichtung kann anders als bei der Verwendung herkömmlicher geschlossener Mikrofokusröhren – welche sich durch eine Fehlererkennbarkeit von circa 3–10 μm auszeichnen –, eine Detailerkennbarkeiten von bis zu 0,1 μm erzielt werden. Ein weiterer positiver Effekt entsteht dadurch, dass offene Mikrofokusröhren mit hoher Targetleistung – bestimmter Hersteller bieten heute schon Röntgenröhren mit bis zu 15 Watt Targetleistung an – statt durchschinittlich maximal 3 Watt bei geschlossenen Mikrofokusröhren eine wesentliche besser Fehrlererkennbarkeit von zum Beispiel Porositäten in Lötbällen erlauben; dies gilt insbesondere bei kontrastarmen Prüfobjekten, wie beispielsweise bestimmten Elektronikbauteilen. Aktuelle Bildgebende Röntgen NDT systeme in der inline Prüfung von Elektonikbauteilen setzen überwiegend Röhren des geschlossenen Types ein, welche zum Ergebnis haben, das einige der hier beschriebenen Fehler nicht oder nicht richtig erkannt werden was zu einer erhöhten Ausschussrate oder im schlimmsten Fall zum Übersehen von Produktionsfehlern führen kann.A further advantageous development of the invention provides that an open microfocus tube is used in the x-ray device, in particular one with a target power of more than 10 watts. By using an open microfocus tube in the X-ray device, unlike conventional closed microfocus tubes - which are characterized by an error detectability of about 3-10 microns - a detail detectabilities of up to 0.1 microns can be achieved. A further positive effect arises from the fact that open microfocus tubes with high target performance - certain manufacturers already offer x-ray tubes with target power of up to 15 watts - instead of a maximum of 3 watts with closed microfocus tubes allow a significantly better Fehrler recognition of, for example, porosities in solder balls; This is especially true for low-contrast test objects, such as certain electronic components. Current imaging X-ray NDT systems in the in-line testing of electronic components mainly use tubes of the closed type, which have the result that some of the errors described here are not or not properly recognized resulting in an increased reject rate or, in the worst case, an oversight of production errors can.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels im Folgenden erläutert. Dabei wird zur Vereinfachung explizit nur auf die Prüfung einr Leiterplatte eingegangen; für andere elektronische Bauteile, wie beispielsweise Wafer oder Elektronikomponenten, gilt das Folgende ebenso, sofern nicht an einzelnen Stellen explizit etwas anderes ausgeführt ist. Es zeigt:Further advantages and details of the invention will be explained with reference to the embodiment shown in the figure below. In this case, for the sake of simplicity, only the examination of a circuit board is explicitly discussed; for other electronic components, such as wafers or electronic components, the following also applies, provided that it is not explicitly stated that something else is executed at individual points. It shows:
In
Der erste Schritt im oberen Rechteck im Rahmen der AOI-Prüfung innerhalb einer Produktionslinie ist das Ergebnis der vorangegangenen AOI-Prüfung der Leiterplatte; dabei wurden Gebiete auf der Leiterplatte ermittelt, in denen mittels Lichts im Rahmen der AOI-Untersuchung keine Aussage über das Vorliegen oder die Abwesenheit von Defekten der Leiterplatte getroffen werden können. Dies kann aus einer Reihe von Gründen der Fall sein, wie beispielsweise von verdeckten Fehlern, die nur im Röntgenbild erkennbar sind. Typische nicht erkennbare Fehler im AOI sind beispielsweise Porositäten in Lotbrücken, nicht geschlossene Kontaktierungen der Lötverbindungen zwischen einer Komponente – wie einem Microchip – und der Leiterplatte. Typische nicht sehbare Fehler in Elektronikkomponenten wie Mikrochips sind Porositäten in Mikrolotbällen. Typische Fehler in Wafern sind nicht komplett eingeätzte Strukturen von zum Beispiel Microlötballformen.The first step in the upper rectangle during the AOI test within a production line is the result of the previous AOI test of the PCB; In the process, areas on the printed circuit board were determined in which light can not be used as part of the AOI investigation to determine the presence or absence of defects in the printed circuit board. This can be the case for a number of reasons, such as covert faults that are only visible in the X-ray image. Typical unrecognizable errors in the AOI are, for example, porosities in solder bridges, non-closed contacts of the solder joints between a component - such as a microchip - and the printed circuit board. Typical non-observable defects in electronic components such as microchips are porosities in microlotballs. Typical defects in wafers are not completely etched structures of, for example, micro-solder ball shapes.
Im nächsten Schritt im oberen Rechteck werden die Koordinaten dieser Gebiete, in denen keine Untersuchung der Leiterplatte mittels AOI vorgenommen werden kann an eine Datenbank in einem Computer übertragen. Zu den übertragenen Daten zählen Informationen zu einem Strichcode, der auf der Leiterplatte angebracht ist und durch den eine eindeutige Identifizierung der gerade geprüften Leiterplatte möglich ist, sowie eine der Leiterplatte zugewiesene ID-Nummer. Außerdem werden die Koordinaten (x/y-Koordinaten in der Leiterplatteneben, beziehungsweise einer parallelen Ebene hierzu) der oben genannten Gebiete übertragen. Diese Koordinaten beziehen sich auf eine eindeutig auf der Leiterplatte identifizierbare Stelle, beispielsweise einen der Eckpunkte der Leiterplatte oder eine charakteristische Bohrung in der Leiterplatte; falls vorhanden können auch CAD-Daten herangezogen werden. Wird nicht eine Leiterplatte geprüft, sondern ein Wafer oder eine Elektronikkomponente, erhält das ganze Aufnahmetablett einen Barcode, der am Aufnahmetablett angeordnet ist. Die Identifizierung der einzelen Komponente, die gegebenefalls auf dem Aufnahmetablett vorhanden sind, kann zum Beispiel über eine automatisierte Durchnummerierung durch die Software auf dem Aufnahmetablett erfolgen.In the next step in the upper rectangle, the coordinates of these areas, in which no examination of the printed circuit board by means of AOI can be made, are transmitted to a database in a computer. The transmitted data includes information about a bar code mounted on the circuit board which allows unambiguous identification of the circuit board being tested, and an ID number assigned to the circuit board. In addition, the coordinates (x / y coordinates in the board plane, or a parallel plane thereof) of the above-mentioned areas are transmitted. These coordinates relate to a location uniquely identifiable on the circuit board, for example one of the vertices of the circuit board or a characteristic hole in the circuit board; if available, CAD data can also be used. If not a printed circuit board is tested, but a wafer or an electronic component, the whole receiving tray receives a bar code which is arranged on the receiving tray. The identification of the individual component which may be present on the receiving tray may, for example, be done by automated numbering by the software on the receiving tray.
Als letzer Schritt im oberen Rechteck wird die Leiterplatte von der Prodkutionslinie in eine Röntgen-Vorrichtung bewegt, die außerhalb der Produktionslinie angeordnet ist; diese Röntgenvorrichtung, in der ein NDT-Verfahren durchgeführt wird, insbesondere mittels einer Durchleuchtung, kann gegebenenfalls zur Prüfung von Leiterplatten aus verscheidenen Produktionslinien verwendet werden. Die Überführung der Leiterplatte von der Produktionslinie kann entweder händisch erfolgen oder mittels einer automatischen Auskoppelung aus der Produktionslinie mit automatischer Förderung der Leiterplatte in die Röntgen-Vorrichtung erfolgen.As the last step in the upper rectangle, the circuit board is moved from the production line to an X-ray device located outside the production line; This X-ray device, in which an NDT method is performed, in particular by means of fluoroscopy, can optionally be used for testing printed circuit boards from different production lines. The transfer of the circuit board from the production line can either be done manually or by means of an automatic decoupling from the production line with automatic promotion of the circuit board in the X-ray device.
In dem mittleren Rechteck werden die Schritte gezeigt, die im Rahmen der NDT-Prüfung in der Röntgen-Vorrichtung durchgeführt werden.The middle rectangle shows the steps performed during the NDT test in the X-ray apparatus.
Im ersten Schritt werden die für die Prüfung der Leiterplatte benötigten Informationen aus der Datenbank des Computers an die Röntgen-Vorrichtung übertragen. Dazu zählen die oben schon erwähnten ID-Nummer der Leiterplatte, deren Strichcode und die Koordinaten der Gebiete, in denen kein AOI-Verfahren durchgeführt werden konnte. Die Positionierung der Leiterplatte in der Röntgen-Vorrichtung erfolgt anhand der oben schon beschriebenen eindeutigen Bezugspunkte auf der Leiterplatte, wie beispielsweise einen der Eckpunkte der Leiterplatte, eine charakteristische Bohrung in der Leiterplatte oder die CAD-Daten der Leiterplatte.In the first step, the information needed for the test of the circuit board is transferred from the database of the computer to the X-ray device. These include the above-mentioned ID number of the circuit board, its bar code and the coordinates of the areas in which no AOI method could be performed. The positioning of the circuit board in the X-ray device is based on the above-described unique reference points on the circuit board, such as one of the vertices of the circuit board, a characteristic hole in the circuit board or the CAD data of the circuit board.
Im zweiten Schritt im mittleren Rechteck wird der Strichcode der Leiterplatte mittels eines Strichcoe-Scanners gescannt und im Anschluss daran mit der Information aus der Datenbank abgeglichen. Wird festgestellt, dass keine Übereinstimmung vorliegt, dann wird der Scan wiederholt, um eine fehlerhafte Auslesung zu überprüfen. Im unwahrscheinlichen Fall, dass eine falsche Leiterplatte zugeführt wurde, wird diese aus dem Prüfprozess herausgenommen. Bei vorliegender Übereinstimmung werden die aus der Datenbank des Computers übertragenen Koordinaten der Gebiete angefahren, in denen keine Aussagen mittels des AOI-Verfahrens über eventuell vorliegende Defekte getroffen werden konnten. In jedem dieser Gebiete wird eine Durchleuchtung mittels Röntgenstrahlung im Rahmen eines NDT-Verfahrens vorgenommen. Das NDT-Verfahren wird dabei nicht über die gesamte Leiterplatte durchgeführt, sondern nur in den vorher im AOI-Verfahren bestimmten Gebieten, wodurch sich der Zeitaufwand für die NDT-Prüfung erheblich verringert. Wird nicht eine Leiterplatte geprüft, sondern ein Wafer oder eine Elektronikkomponente, erfolgt die Identifierung eines ganzen Aufnahmetabletts über den Barcode am Aufnahmetablett. Die Identifizierung der einzelen Komponente, die gegebenefalls auf dem Aufnahmetablett vorhanden sind, kann über die oben schon angesprochene automatisierte Durchnummerierung durch die Software auf dem Aufnahmetablett erfolgen.In the second step in the middle rectangle, the barcode of the printed circuit board is scanned by means of a Strichcoe scanner and then compared with the information from the database. If it is determined that there is no match, then the scan is repeated to check for erroneous readout. In the unlikely event that a wrong printed circuit board has been supplied, it will be taken out of the test process. If this agreement is reached, the coordinates of the areas transferred from the database of the computer are approached, in which no statements could be made about possible defects by means of the AOI method. In each of these areas X-ray fluoroscopy is performed as part of an NDT procedure. The NDT process is not performed over the entire board, but only in the areas previously determined in the AOI method, which significantly reduces the time required for the NDT test. If not a printed circuit board is tested, but a wafer or an electronic component, the identification of a whole recording tray is carried out via the bar code on the receiving tray. The identification of the individual component, which may be present on the receiving tray, may be accomplished via the automatic serial numbering by the software on the receiving tray as discussed above.
Im vorletzten Schritt im mittleren Rechteck ist eine der alternativen Inspektionsarten angegeben: Ein Operateur nimmt eine visuelle Inspektion vor und entscheidet, ob in dem gerade untersuchten Gebiet ein Defekt vorliegt und gegebenenfalls, welche Art von Defekt gegeben ist, zum Beispiel Defekte in Lötbrücken, Porositäten in der Lötverbindung oder fehlende Kontaktierungen der Lötbälle von der Leiterplatte zur Komponente.In the penultimate step in the middle rectangle, one of the alternative types of inspection is indicated: a surgeon makes a visual inspection and decides whether there is a defect in the area being investigated and, if so, what type of defect is present, for example defects in solder bridges, porosities in the solder joint or missing contacts of the solder balls from the circuit board to the component.
Diese Ergebnisse – also qualifizierte Aussagen über das Untersuchungsresultat in dem jeweiligen geprüften Gebiet –, zu denen unter anderem eine Aussage gehört, ob ein Defekt vorliegt oder nicht, sowie das Röntgendurchleuchtungsbild und die ID-Nummer der Leiterplatte, werden gemäß dem letzten Schritt im mittleren Rechteck an die Datenbank im Computer übertragen und dort gespeichert. Alternativ zu der Inspektion mittels eines Operateurs kann auch eine Automatische Fehlererkennung (Automatic Defect Recognition – ADR) durchgeführt werden, durch die die oben angeführten Ergebnisse auch ohne dass ein Operateur tätig werden muss, erhalten werden; diese Ergebnisse werden dann – analog der Vorgehensweise mit Operateur – an die Datenbank übertragen.These results - ie qualified statements about the test result in the respective tested area - which include, among other things, a statement as to whether a defect is present or not, as well as the fluoroscopic image and the ID number of the printed circuit board, become the middle rectangle according to the last step transferred to the database in the computer and stored there. As an alternative to the inspection by an operator, Automatic Defect Recognition (ADR) can also be performed, which results in the above-mentioned results without the need for an operator; These results are then - analogous to the procedure with surgeon - transferred to the database.
Die in der Datenbank zu der Leiterplatte enthaltenen Daten werden für die Schritte, die im unteren Rechteck dargestellt sind herangezogen. Im ersten Schritt werden die oben genannten Daten des NDT-Verfahrens zur Leiterplatte aus der Datenbank des Computers an ein Prozess-Kontroll-System übertragen. Diese s Prozess-Kontroll-System trifft dann in einem zweiten Schritt die Entscheidung, ob die Leiterplatte in soweit Ordnung ist – kleinere Defekte können durchaus auch noch zu einem positiven Ergebnis hinsichtlich der Verwendbarkeit der Leiterplatte führen –, dass Sie wieder in die Produktionslinie zurückgeführt werden kann und die Produktion weiter geht. Ist dies der Fall, ist das erfindungsgemäße Prüfverfahren mit einer Rücküberführung der Leiterplatte in die Produktionslinie beendet.The data contained in the database to the circuit board are used for the steps shown in the lower rectangle. In the first step, the above-mentioned data of the NDT method on the printed circuit board is transferred from the database of the computer to a process control system. In a second step, this s process control system then makes the decision as to whether the printed circuit board is in order - minor defects can also lead to a positive result regarding the usability of the printed circuit board - that you are returned to the production line can and the production goes on. If this is the case, the test method according to the invention is completed with a return transfer of the printed circuit board into the production line.
Falls die gefundenen Defekte so gravierend sind, dass die Leiterplatte nicht verwendet werden kann, ergeht eine Entscheidung, dass die Leiterplatte entweder vollkommen unbrauchbar – also Ausschuss – ist oder einer Überarbeitung unterzogen werden muss. Falls eine Überarbeitung notwendig ist, wird in der Regel das erfindugsgemäße Verfahren nach Abschluss der Überarbeitung nochmals durchgeführt, um entscheiden zu können, ob die Leiterplatte dann in die Produktionslinie zurückgeführt werden kann.If the defects found are so serious that the circuit board can not be used, a decision is made that the circuit board is either completely unusable - ie rejects - or must undergo a revision. If a revision is necessary, the erfindugsgemäße method is usually performed again after completion of the revision, in order to decide whether the circuit board can then be returned to the production line.
Durch die Verwendung einer offenen Mikrofokusröhre in der Röntgen-Vorrichtung wird anders als bei der Verwendung herkömmlicher geschlossener Mikrofokusröhren – welche sich durch eine Fehlererkennbarkeit von circa 3–10 μm auszeichnen –, eine Detailerkennbarkeiten von bis zu 0,1 μm erzielt; dies gilt insbesondere bei einer Targetleistung von über 10 Watt. Eine offene Mikrofokusröhre mit hoher Targetleistung im Bereich von 15 Watt – anstatt durchschinittlich maximal 3 Watt bei geschlossenen Mikrofokusröhren – bringt eine wesentlich bessere Fehrlererkennbarkeit von zum Beispiel Porositäten in Lötbällen; dies gilt insbesondere bei kontrastarmen Prüfobjekten, wie beispielsweise bestimmten Elektronikbauteilen. Aktuelle bildgebende Röntgen-NDT-Systeme in der inline-Prüfung von Elektonikbauteilen setzen überwiegend Röhren des geschlossenen Types ein, welche zum Ergebnis haben, dass einige der hier beschriebenen Fehler nicht oder nicht richtig erkannt werden, was zu einer erhöhten Ausschussrate oder im schlimmsten Fall zum Übersehen von Produktionsfehlern führen kann. Durch die Erfindung wird hier eine deutliche Verbesserung oder Abhilfe erreicht.By using an open microfocus tube in the X-ray device, unlike conventional closed microfocus tubes - which are characterized by an error detectability of about 3-10 microns - a detail detectabilities of up to 0.1 microns is achieved; This is especially true with a target power of over 10 watts. An open microfocus tube with high target power in the range of 15 watts - instead of a maximum of 3 watts with closed microfocus tubes - brings a much better Fehrlererkennbarkeit of, for example, porosities in solder balls; This is especially true for low-contrast test objects, such as certain electronic components. Current X-ray NDT imaging systems in the in-line testing of electronic components use predominantly closed-type tubes, with the result that some of the errors described herein are not or not properly detected, resulting in increased reject rate or, in the worst case, Overlook of production mistakes can lead. By the invention, a significant improvement or remedy is achieved here.
Claims (9)
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