Установки компании XYZTEC для тестирования качества соединений

Екатерина Мухина
Павел Башта

Внастоящее время соединения, созданные разваркой проволокой, пока являются наиболее
распространенными. При этом велика вероятность образования хрупких и пористых соединений,
легко разрывающихся при небольшом усилии. В процессе посадки кристаллов нередко возникают дефекты, обнаружение которых обязательно. Поэтому растет потребность в оборудовании для обнаружения
дефектов в самом процессе изготовления ИМС.

Компания XYZTEC предлагает установки для выполнения тестирований на сдвиг кристалла и тестирований на отрыв и сдвиг проволочных соединений.

Компания была основана в 2000 году в одном из небольших городков Голландии. Сегодня она — лидер
среди производителей оборудования для тестирования качества соединений. Среди заказчиков компании можно назвать такие фирмы, как Bosch, Infineon,
NXP Semiconductors, Siemens, ST Microelectronics и др.
Помимо этого компания сотрудничает с исследовательскими институтами в Европе (CEA (LETI), IZM,
университеты Мюнхена и Эрлангена) и в Азии. В России и странах СНГ фирму XYZTEC официально представляет компания «Совтест».

Оборудование компании XYZTEC используется
в различных областях. Это:

• аэрокосмическая индустрия;
• автомобильная промышленность;
• электроника;
• медицина;
• военная промышленность;
• полупроводниковое производство;
• солнечные батареи.

В основном оборудование фирмы XYZTEC используют для тестирования соединений на сдвиг и на отрыв (качество присоединения кристалла и разварки
проволокой), но также это оборудование можно применять для проверки изделий на прочность — методом сжатия и разлома (для корпусов изделий и солнечных батарей соответственно).

Все установки компании XYZTEC отличает многофункциональность, полностью цифровой интерфейс и наличие датчиков для измерения усилия.

Благодаря уникальной рабочей головке (рис. 1), установка позволяет выполнять различные виды тестирования на одной машине. Тип тестирования,
усилие, скорость и другие параметры процесса задает оператор. Все параметры процесса и данные тестирования хранятся в базе данных установки.

Рис. 1. Рабочая головка тестеров компании XYZTEC

Виды тестирования, выполняемые
на установках компании XYZTEC

Тестирование на отрыв

Этот вид тестирования выполняется в вертикальном направлении вверх (по оси Z). Тест можно выполнять крючком, пинцетом или специальным стержнем.
Установка компании XYZTEC позволяет осуществлять
разрушающий и неразрушающий виды тестирования.
Тестировать можно проволоку (золотую и алюминиевую), ленту, шариковые выводы и компоненты. При проверке прочности присоединения проволоки или ленты крючок располагается под тестируемым изделием. При проведении
теста с помощью стержня стержень «приклеивают» к тестируемому образцу специальным
клеем. Сила прикладывается к тестируемому
образцу. Направление ее движения — вверх.
Тестировать проволочное соединение можно пинцетом, так же как и шариковый вывод.
Часто необходимо проверить и надежность
присоединенного компонента. Выполняют
этот процесс также пинцетом (рис. 2).

Рис. 2. Инструменты для выполнения тестирования

Примеры результатов тестирования:

• При проведении тестирования проволочных
  соединений шарик-клин на контактных площадках на различных уровнях может произойти следующее: разрыв соединения у основания клиновой части, разрыв в шейке,
  отрыв шарика от самой площадки, отрыв
  шарика вместе с частью площадки или разрыв проволоки посередине (рис. 3).
  

  Рис. 3. Примеры результатов тестирования проволочных соединений шарик-клин
  на разноуровневых контактных площадках

• При тестировании обычного разваренного
  проволокой соединения клин-клин результаты следующие: разрыв проволоки посередине или у шейки, отрыв самого соединения от контактной площадки, отрыв соединения вместе с частью площадки по одной
  из сторон или с обеих сторон сразу (рис. 4).
  

  Рис. 4. Примеры результатов тестирования проволочных соединений клин-клин

• Результаты тестирования кристалла стержнем: поврежден кристалл, отрыв кристалла
  от площадки без повреждения контактной
  площадки или с повреждением, отрыв инструмента от поверхности тестируемого образца (рис. 5).
  

  Рис. 5. Примеры результатов тестирования кристалла стержнем

• Результаты тестирования шарикового вывода пинцетом: разлом шарика, отрыв шарика от площадки, отрыв шарика с повреждением площадки, отрыв шарика вместе
  с контактной площадкой; инструмент может соскочить сшарика при неправильном
  его захвате (рис. 6).
  

  Рис. 6. Примеры результатов тестирования шарикового вывода пинцетом

• Результаты тестирования проволочного вывода пинцетом: отрыв шарика, отрыв шарика вместе с частью площадки, разлом
  вшейке, разрыв проволоки; инструмент может соскочить (рис. 7).

Рис. 7. Примеры результатов тестирования проволочного вывода пинцетом

Тестирование на прочность

Направление тестирования — вниз по вер
тикали (по оси Z). Для этого необходим специальный инструмент (рис. 8). Установки
компании XYZTEC позволяют выполнять разрушающий и неразрушающий виды тестиро
вания. При выполнении этого вида тестирования проверяют прочность соединения или
компонента на разлом при надавливании на
него сверху. Так, например, это тестирование
применяют для проверки прочности пластин
солнечных батарей. Для этого необходимо
расположить инструмент над тестируемым
образцом, а после этого опустить его на тестируемое изделие.

Рис. 8. Тестирование на прочность

Тестирование на сдвиг

Оно выполняется по горизонтали, по осям X
или Y. Тестирование необходимо для определения прочности присоединения проволочного соединения (клином или шариком), ленты или кристалла, шарикового припойного
вывода (рис. 9).

Рис. 9. Тестирование на сдвиг

Примеры результатов тестирования:

• Результатом тестирований на сдвиг шарика может стать: сдвиг шарика, отрыв шарика, отрыв шарика вместе с контактной
  площадкой, разлом шарика и площадки
  (рис. 10). При выполнении этого вида тестирования инструмент установки движется со скоростью 0,01–20 мм/с, при этом
  точность и повторяемость скорости не превышает ±5%.
  

  Рис. 10. Результаты тестирования шарика на сдвиг

• При тестировании проволочного соединения на сдвиг может произойти следующее:
  сдвиг соединения или его разрыв, разлом
  проволоки у основания, отрыв проволоки
  вместе с поверхностью контактной площадки, неправильное положение инструмента (далеко от соединения или на нем)
  (рис. 11).
  

  Рис. 11. Результаты тестирования проволочного соединения на сдвиг

• При сдвиге кристалла получаем следующие
  результаты: сдвиг кристалла или его разлом,
  сдвиг кристалла вместе с компаундом, неправильное положение инструмента (рис. 12).

Рис. 12. Результаты тестирования кристалла на сдвиг

Тестирование на послойный отрыв
от поверхности

Оно выполняется одновременно в вертикальном направлении вверх (по оси Z)
и в горизонтальном (по оси Y). Тестирование позволяет проверять, насколько прочно
лента удерживается на поверхности пластины (рис. 13).

Рис. 13. а) Тестирование на послойный отрыв от поверхности

Рис. 13. б) тестирование на устойчивость роликом

Тестирование
на устойчивость роликом

Выполняется специальным инструментом — роликом, для проверки прочности поверхности пластин и керамики. Движения роликом выполняются только по горизонтали
(по осям X и Y).

Тестирование для испытания
устойчивости на удар

Принцип выполнения тестирования основан на действии маятника (рис. 14). Таким методом можно проверить, хрупкое ли получаемое изделие. Проверять можно любые компоненты и соединения на платах, пластинах
и т. д. Инструментом может служить тот же,
что и в тестировании на сдвиг.

Рис. 14. Тестирование
для испытания устойчивости на удар

Компания разработала ряд многофункциональных тестеров, различающихся размерами рабочей зоны (перемещением по
осям X–Y), усилием при тестировании. Это CONDOR 70-1, CONDOR
70-3, CONDOR 100-3 и CONDOR 150-3. В данной статье описана установка CONDOR 70-3.

Многофункциональный тестер
соединений CONDOR 70-3

Данный тестер (рис. 15) предназначен для проведения механических тестовых и измерительных операций проволочных соединений,
кристаллов, выводов микросхем типа BGA, элементов с различным
шагом выводов и разнообразной геометрической формы. Большое
количество сменных нагружающих инструментов дает возможность
производить различные операции, такие как тестирование на сдвиг,
отрыв, растяжение и т. д.

Рис. 15. Тестер соединения CONDOR 70-3

Предметный столик установки (рис. 16) спроектирован таким образом, чтобы можно было работать с пластинами разных размеров.
Для данного тестера имеется возможность разработки тестовых
единиц непосредственно для нужд конкретного заказчика.

Рис. 16. Универсальный предметный
столик тестера соединений CONDOR

Установка оснащена автоматической системой выбора тестирующего инструмента и измерительного датчика, где используется револьверная измерительная головка. Поэтому оператору нет необходимости производить смену измерительных единиц и нагружающих
инструментов, за него это сделает компьютер. Есть возможность производить тестирование в автоматическом режиме.

Программное обеспечение тестера позволяет производить программирование всех параметров процесса тестирования.
Технические характеристики:

• максимальное перемещение:
  – по осям X, Y— 70 мм;
  – по оси Z— 190 мм;
• номинальное усилие растяжения: до 800 г/с;
• номинальное усилие сдвига: до 40 000 г/с;
• увеличение микроскопа: 20V;
• разрешение по осям: 5 мкм;
• скорость по осям: 5 мм/с;
• максимальное усилие до 200 кг;
• точность измерения: 0,1%;
• электропитание 250 В, 50–60 Гц, 100 Вт;
• сертифицирован по стандарту MIL STD 883.

Программное обеспечение установок
компании XYZTEC

Все параметры процесса на тестерах фирмы XYZTEC можно запрограммировать. Программное обеспечение доступно на многих
языках, а благодаря совместным усилиям сервисных инженеров компаний XYZTEC и «Совтест» оно появилось и на русском языке. Оператор может сам задавать процесс, который необходимо выполнить,
способ его выполнения и количество раз. Оператор выбирает тип тестирования или метод калибровки (рис. 17).

Рис. 17. Пример программного обеспечения
установки тестирования соединений CONDOR

Компания XYZTEC существует на мировом рынке уже 8 лет, установки фирмы получают только положительные отзывы. Они позволяют оператору выполнять большое количество тестирований, прилагая при этом минимум усилий.