Zuverlässige Qualitätssicherung von Leiterplatten

Optiprint

Optiprint Portraet

Simon Hütter,
Qualitätsmanager

„Unsere Kunden stellen mit Optiprint-Leiterplatten absolute Spitzenprodukte her. Zur Qualität der Produkte und dem damit verbundenen Unternehmenserfolg tragen die maßgeschneiderten 3D Messlösungen von Alicona maßgeblich bei. Wir empfehlen Alicona jedem sehr gerne weiter!"

Optiprint ist Zulieferer von Leiterplatten für die Medizinaltechnik, Automobilindustrie, Sensorikbranche sowie Raumfahrttechnik. Auf der Suche nach berührungsloser, flächenbasierter Messtechnik wurde Optiprint auf Alicona aufmerksam. In der Qualitätssicherung der Leiterplatten setzt Optiprint auf InfiniteFocusSL. Der Hersteller schätzt unter anderem die Möglichkeit, Form und Rauheit der komplexen, miniaturisierten Oberflächen seiner Bauteile mit nur einem System zu messen.

Optiprint Measurement

Messung von Form und Ebenheit für die optimale Bestückung mit Silikon-Chips

Die heutige Leiterplatte ist ein Schaltungsträger, der einfache bis hoch komplexe Funktionen erlaubt. Für diese Leiterplatten stellt die Optiprint AG am Standort Berneck in der Ostschweiz seit dreißig Jahren hoch innovative Lösungen zur Verfügung. Neuartige High-Performance-Materialien und effizientere Montagevarianten, wie die Chip-On-Board-Technologie, werden in der Produktion immer relevanter. Konfrontiert mit diesen Herausforderungen, war Optiprint auf der Suche nach einem Messsystem zur flächenhaften Topografie- und Ebenheitsmessung der so genannten Frästaschen. "Mit Alicona 3D Messtechnik konnten wir unsere Prozesse wesentlich optimieren und entscheidende Schritte zur Qualitätsführerschaft unserer Produkte setzen“,erklärt Qualitätsmanager Simon Hütter. Mit den 3D Messlösungen von Alicona ist es Optiprint gelungen, die Voraussetzungen für optimales Chipbonden, das Bestücken und Kleben der Chips, sowie Drahtbonden, das Verbinden der Drähte vom Chip zum Träger, beim Kunden zu schaffen.

 

Optische 3D Messung von Durchmesser und Tiefe der Sacklöcher

In der Qualitätssicherung legt Optiprint großen Wert auf die optimale Beschaffenheit der Leiterplatten für die Weiterbearbeitung durch ihre Kunden. Bei der elektrischen Verbindung von mehrlagigen Leiterplatten, dem so genannten Kontaktieren, kommt es auf die richtige Bohrung der Sacklöcher an. Dabei werden Tiefe und Durchmesser der Sacklöcher im Vorfeld definiert. Mit Alicona misst Optiprint sowohl Durchmesser als auch Höhenstufen der Sacklöcher und stellt somit sicher, dass die richtige Lage kontaktiert wurde. Eine andere Messung bei laser-gebohrten Sacklöchern ist die Verifizierung der Schmauchspuren. Schmauchspuren entstehen am Rand der Bohrung und sind Aschewülste des geschmolzenen Materials. Durch optimierte Laserparameter für die verschiedenen Materialien werden diese Aschewülste minimiert. Hier wird die flächenhafte Rauheitsmessung zur Messung der Ebenheit am Übergang zum Sackloch eingesetzt.

Zusätzlich zur Messung von Tiefe, Durchmesser und Rauheit ist auch der Grund des Sackloches im Fokus der Qualitätssicherung. Hier gilt es, eventuelle Rückstände des Isolationsmaterials zu identifizieren, denn Rückstände behindern die elektronische Leitfähigkeit der gesamten Leiterplatte. Vor der Weiterbearbeitung muss daher sichergestellt sein, dass der Grund „sauber“ ist. Das setzt Optiprint anhand der hochauflösenden 3D Visualisierung inklusive registrierter Echtfarbinformation um.

Optiprint Measurement

Flächenhafte Rauheitsmessung beim Sackloch zur Verifizierung von Schmauchspuren

Flächenhafte Messung von Form und Ebenheit der Frästaschen

Im weiteren Prozess der Leiterplattenherstellung werden so genannte Frästaschen oder Chip-Pockets in die Leiterplatte gefräst, in welche der Endkunde später seine Chips einpasst. Das Bestücken und Kleben der Chips in die Frästasche wird als Chip-on-Board Technik bezeichnet. Dabei ist die Form und Ebenheit der gefrästen Freiformen ausschlaggebend für die Bestückung der Silicium -Chips. Durch die Rauheitsmessung mit Alicona ist es Optiprint gelungen, ein besseres Verständnis für die Wechselwirkung zwischen Oberflächeneigenschaften und Montageprozess zu erlangen. In weiterer Folge erzielte der Hersteller damit eine signifikante Effizienzsteigerung bei der Herstellung. Um die richtige Oberflächengüte und damit optimales Bestücken sicher zu stellen, misst Optiprint die Höhenstufen sowie die Form und Ebenheit der Chip-Pockets. „Erst durch die flächenhafte Rauheitsmessung haben wir den Prozess der Frästasche in den Griff bekommen“, führt Simon Hütter aus.

 

3D Profilformmessung der Bondkontakte

Ein weiterer Bearbeitungsschritt ist die Kontaktierung der Chips on Board. Die elektrische Verbindung der Chips mit der Leiterplatte wird durch Bonddrähte realisiert. Diese Technik nennt sich Drahtbonden. Fehler auf den Bondkontakten, wie Unebenheiten oder Verschmutzungen, führen zu fehlerhaften Bondverbindungen. Mit der Alicona 3D Profilmessung misst Optiprint die Form und Koplanarität der Kontaktflächen auf der Leiterplatte und schafft dadurch die idealen Voraussetzungen für das Drahtbonden.

Folgende Messaufgaben an einer Multilayer-Leiterplatte werden mit der 3D Messtechnik von Alicona präzise erfasst und dokumentiert:

  • Bohrtiefe und Durchmesser der Sacklöcher
  • flächenhafte Rauheit am Übergang von Oberfläche zu Bohrloch
  • flächenhafte Rauheit und Ebenheit am Grund der Sacklöcher
  • flächenhaften Topografie- und Ebenheitsmessung der Frästaschen (Chip-Pockets)
  • 3D Profilformmessung der Bondkontakte
  • Analyse und Bewertungen von Qualitätsmerkmal