Machine Vision Products: Die Zukunft der AOI- und Inspektionstechnologie gestalten
von Paul Groome, Machine Vision Products
Veröffentlicht in US-Tech im Februar 2018
Als Machine Vision Products, Inc. (MVP) vor 25 Jahren gegründet wurde, steckten Mobiltelefone noch in den Kinderschuhen und tragbare Elektronik existierte praktisch nicht. Der Großteil der Fertigung bestand aus Through-Hole-Technologien, der i486 war die wichtigste Computerplattform, und Windows 3.1 galt als modern und innovativ. Dr. George T. Ayoub gründete das Unternehmen zu einer Zeit, als niemand ein Smartphone, einen Flachbildfernseher, einen MP3-Player, eine Solid-State-Drive, ein GPS-System, ein Hybridfahrzeug, ein digitales Foto oder viele andere heute allgegenwärtige Technologien gesehen hatte. Und wer hätte damals die Auswirkungen des Internets vorhersehen können?
Im Jahr 1993 gab es in den USA etwa 11 Millionen Mobilfunknutzer. Bis 2017 besaßen dagegen rund 81 % der Bevölkerung – etwa 265 Millionen Menschen – ein Mobiltelefon. Der Sparc-Prozessor, MVPs ursprüngliche Computerarchitektur, verfügte damals über 0,8 Millionen Transistoren. Heute enthält der in MVP-Systemen verwendete Xeon-Prozessor bis zu 7,2 Milliarden Transistoren. Bei der Gründung des Unternehmens existierten weltweit nur 50 Internet-(www-)Server. Heute hat mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung Zugang zum Web.
Die Geschwindigkeit des technologischen Wandels und der Fertigungsentwicklung in der Elektronikindustrie war exponentiell. Gordon Earle Moore, Intels ehemaliger Präsident, bekannt für seine Vorhersage der Transistorverdopplung alle zwei Jahre, darf stolz sein.
Neue Herausforderungen
MVP hat stets versucht, Innovationen, Lösungen und Fähigkeiten bereitzustellen, um den Anforderungen eines sich rasant verändernden Marktes gerecht zu werden. Dazu gehören statistische Prozesskontrolle (SPC) für AOI, SPI und 3D-AOI, multispektrale Beleuchtung, Multi-Kamera-Inspektion, Drahtbondprüfung und Die-Metrologie.
In den frühen 1990er-Jahren war eine Auflösung von 1 bis 2 mil (25–50 µm) ausreichend, um ein 486-Motherboard zu prüfen. 2017 waren 0,4 bis 0,6 mil (10–15 µm) ausreichend für die Grundmontage elektronischer Komponenten. Zukünftig jedoch werden Auflösungen im einstelligen Mikrometerbereich für zentrale elektronische Hardware erforderlich sein.
Die nächste Generation von Chipkomponenten stellt die SMT-Inspektion vor neue Herausforderungen: Geometrien von 5 mil (125 µm) und Lötfillets unter 1 mil (25 µm). Selbst thermische Ausdehnung kann die Position solcher Komponenten stark verändern, sodass spezielle Registrierungstechniken benötigt werden. Mit den Plattformen 2020, 850, Spectra, Supra und Ultra ist MVP hervorragend aufgestellt, Lösungen für dieses neue Integrationsniveau anzubieten.
In die 2020er-Jahre
Wichtige Ziele für Hersteller sind die Erhöhung der Qualität in den kritischsten Fertigungsphasen, eine höhere Ausbeute und niedrigere Kosten. Die „10-fach-Regel“ zur Kostensteigerung eines Defekts pro Prozessschritt ist zwar heute weniger präzise, aber das Prinzip bleibt gültig.
Ein Beispiel aus der Automobilindustrie:
– Ein Defekt im Leadframe-Prozess kann weniger als 1 US-Dollar kosten.
– Ein Defekt während der SMT-Montage kostet 10 bis 300 US-Dollar.
– Ein Defekt im Feld kann 1.000 bis 3.000 US-Dollar kosten.
Defekte so früh wie möglich zu erkennen, ist für höchste Qualität zu den niedrigsten Kosten entscheidend – in allen Bereichen der Elektronikproduktion. Die 10-fach-Regel variiert je nach Markt:
– 10x für Konsumgüter
– 100x für High-Reliability-Produkte
– 1.000x für Militär/Luft- und Raumfahrt
Mit Blick auf das nächste Jahrzehnt hat MVP sein Systemportfolio erweitert, um neue, zunehmend komplexe Inspektionsanforderungen zu erfüllen. Das Unternehmen bietet Front-End-Halbleiterinspektion (Wafer, Dies, Post-Dice) sowie Back-End-Prozesse wie Leadframe- und Wire-Bond-Inspektion, Die-Platzierungsmetrologie, Substrat- und Oberflächeninspektion, Packaging-Inspektion sowie Hybrid- und MCM-Inspektion. Für SMT-Montage deckt MVP Backplane-, Pasten-, Platzierungs-, Reflow- und Conformal-Coat-Inspektion ab.
Front-End-Prozesse
Die neuesten 850-Systeme bieten vollautomatisches Handling von Wafern im Film-Frame für Oberflächen- und Post-Dice-Inspektion. Oberflächenschäden, FM und Kantenschäden können erkannt werden. Die Systeme unterstützen Reinräume bis Class 100 sowie vollautomatisiertes Ringframe-Handling, Ober-/Unterseiteninspektion, Defektmarkierung und Defektmapping.
Back-End-Prozesse
MVPs Back-End-Portfolio basiert auf zwei Plattformen: 850 und der neuen 2020-Plattform.
Dazu gehören Wirebond, Die, Edge, Surface, FM, Eutektik, Leadframe, BGA, Bump, Flux und Paste.
Die Systeme bieten hochauflösende telezentrische Optik, 3D-Laser, Konfokaltechnik und 3D-Projektorbildgebung. Leistungsstarke Registrierungstools ermöglichen das dynamische Ausrichten von Dies, Drähten und Substraten für jede einzelne Inspektion.
SMT-Fertigung
Für SMT bietet MVP Lösungen für praktisch jeden Bedarf im Markt. Techniken aus der Halbleiterwelt – Auflösungen, Metrologie und 3D-Tools – werden nun erfolgreich in SMT-Inspektionen eingesetzt.
MVP arbeitet kontinuierlich mit Kunden zusammen, identifiziert Fertigungstrends und entwickelt daraus optimale Inspektionsstrategien. Diese Entwicklungsphilosophie ermöglicht Lösungen für heute, morgen und die kommenden Jahrzehnte.
