Lead frame adalah teknologi interkoneksi paling hemat biaya untuk fabrikasi sirkuit terpadu (IC) dan perangkat elektronik lainnya, dan digunakan dalam perakitan sebagian besar paket semikonduktor. Pemeriksaan sirkuit semacam itu secara tradisional melibatkan mikroskop pengukur atau mesin yang dioperasikan secara manual.
Akan tetapi, penanganan komponen lambat, dan hasil metrologi terbatas, ditambah lagi dengan proses yang bergantung pada variabilitas cara operator menggunakan peralatan. Bahkan ada risiko kegagalan langsung pada barang elektronik yang telah lulus pemeriksaan, yang mengarah pada penarikan kembali produk yang memakan biaya besar dan klaim garansi.
Sekarang, sistem otonom yang canggih telah diperkenalkan oleh Unit Bisnis Metrologi Industri Nikon Corporation, yang tidak hanya mengukur semua parameter penting paket IC secara otomatis dalam koordinat absolut, tetapi juga mengumpankan data secara langsung kembali ke die bonder dan wire bonder untuk mempertahankan parameter-parameter tersebut tetap berada dalam batasan yang ditentukan.
Sistem pengendalian mutu loop tertutup memanfaatkan kekuatan sistem pengukur video 2D dan 3D confocal (CF) NEXIV VMZ-K3040 dari perusahaan NEXIV, dan menggabungkannya dengan pemindahan perangkat elektronik yang akan diuji secara otomatis. Hal ini menghilangkan kebutuhan operator yang sebelumnya memakan energi untuk menangani sampel IC ke mikroskop, mengukur parameter penting, dan kemudian secara manual memasukkan offset ke sistem kendali die bonder dan wire bonder.
Proses Quality 4.0 yang cepat, andal, dan sepenuhnya otomatis, ini sejalan dengan meningkatnya permintaan metrologi yang kompatibel dengan Industri 4.0, sehingga dapat diterapkan di seluruh sektor pengikatan cetakan dan pengikatan kawat. Teknologi ini menjadi teknik pemeriksaan yang penting setelah implementasi uji cobanya di sejumlah perusahaan manufaktur elektronik ternama di dunia.
Hal yang penting diperhatikan yaitu, peralatan optik definisi tinggi Nikon mampu mengatasi peningkatan kepadatan sirkuit pada chip semikonduktor (cetakan), ukurannya yang semakin kecil dan jaraknya yang semakin dekat, serta semakin banyak kabel yang terikat antara tiap chip dan rangka utama yang mengelilinginya.
Contoh penerapan pada produsen kepala printer
Peralatan dan perangkat lunak Nikon yang digunakan dalam QC die bond dan wire bond dalam proses instalasi IC lead frame adalah standarnya, tetapi ada elemen yang dipesan lebih dahulu untuk tiap instalasi. Pemasok menyediakan konsultasi di depan untuk menentukan cara terbaik mengonfigurasi sistem untuk memeriksa berbagai parameter, dan menentukan dalam tiap kasus, apakah optik 2D atau 3D mesin NEXIV yang akan menghasilkan hasil terbaik.
Pendekatan holistik ini dicontohkan dengan baik oleh instalasi sistem pengukur video Nikon baru-baru ini pada produsen printer terkenal, yang memerlukan metode yang lebih baik untuk memantau mutu IC yang bertanggung jawab atas kendali amat akurat dari warna tinta yang mengalir dari setiap kepala printer.
Sejumlah pengukuran harus dilakukan untuk memastikan bahwa setiap parameter pada IC berada dalam toleransi dan akan bekerja secara efisien apabila diinstal pada kepala printer. Fitur-fitur yang perlu diperiksa adalah posisi die pada X dan Y, kemiringan die, jarak epoksi ke permukaan die, diameter wire bond ball, tinggi ball, posisi ball pada bond pad, ketebalan bond, dan tinggi wire loop serta lebar epoksi dari tepian die.
Para teknisi Nikon berkonsultasi dengan pelanggan, dan semua pihak sepakat bahwa mesin pengukur video CF 2D/3D seri-K diperlukan (yang secara kebetulan digunakan di seluruh dunia oleh produsen mesin pengikat cetakan dan mesin pengikat kawat yang besar), ketimbang hanya menggunakan sistem 2D.
Keputusan untuk memasang fasilitas pemeriksaan CF yang canggih ini dikarenakan lima dari tujuh parameter diukur secara presisi dan cepat dalam 3D, yaitu tinggi dan lebar bola, tinggi wire loop, kemiringan die, dan tinggi epoksi. Hanya penempatan bola dan lebar epoksi yang lebih efisien diperiksa menggunakan proses 2D yang cepat, dan sama akuratnya dengan 3D.
Dalam aplikasi ini, objektif Nikon Type-S 7,5x digunakan pada NEXIV VMZ-K3040, yang memiliki envelope pemeriksaan 300 x 400 x 150 mm. Lensa ini memiliki working distance 5 mm dan bidang pandang (FOV) 1,6 x 1,2 mm dalam operasi konfokal, dengan keterulangan pengukuran ketinggian 0,25 mikron, yang merupakan nilai 2-sigma. FOV untuk pengamatan 2D medan terang adalah 0,11 x 0,08 mm.
Pengukuran wire bonding (confocal)
Pengukuran wire bonding (brightfield)
Studi komparatif menunjukkan bahwa total waktu pemeriksaan menggunakan sistem CF hampir tiga kali lebih cepat, yaitu 2 menit 8 detik, dibandingkan saat melakukan pengukuran yang sama pada hanya menggunakan mesin 2D yaitu selama 6 menit. Sebagian karena desain CF Nikon memiliki fitur penggunaan cakram Nipkow, sehingga meningkatkan throughput pemeriksaan dibandingkan dengan solusi konfokal lainnya di pasar yang menggunakan pinhole.
Semua elemen sistem ini kompatibel dengan SECS/GEM, protokol antarmuka standar industri semikonduktor untuk fabrikasi otomatis. Sistem ini mengatur mulai dan berhentinya peralatan, pengumpulan data metrologi, penyesuaian variabel, dan distribusi resep antara optik 2D dan 3D untuk mengukur fitur berbeda secara optimal.
Proses ini diintegrasikan ke dalam sistem eksekusi manufaktur pelanggan untuk secara otomatis memberikan hasil kembali ke pengikat cetakan dan pengikat kawat untuk mengoptimalkan operasi mereka. Kecepatan throughput yang tinggi memungkinkan IC pertama dalam magazine 25 posisi per lot diukur sepenuhnya dengan tingkat akurasi tinggi. Offset untuk parameter apa pun yang ditemukan mendekati batas toleransi diumpankan kembali ke die bonder dan wire bonder sehingga semua proses instalasi substrat berikutnya berpeluang menjadi sempurna. Hal ini diverifikasi dengan mengirimkan semua sirkuit ke stasiun pemeriksaan optik otomatis untuk pengecekan bruto.
Proses QC otomatis yang sama suksesnya juga telah diadopsi oleh produsen chip SSD (solid state drive), di mana parameter penting harus dipertahankan secara lebih ketat karena kebutuhan untuk menumpuk IC untuk membentuk sel memori multi-layer.
Pelajari lebih lanjut tentang produk: Seri NEXIV VMZ-K
