반도체 후공정 패키징 및 테스트에서 리드 프레임은 칩의 기계적 지지대이자 전기적 연결체 역할을 합니다. 리드 프레임의 품질은 패키지 신뢰성과 제조 수율에 직접적인 영향을 미칩니다. 산화, 변형, 흠집, 변색, 과식각과 같은 사소한 결함조차도 패키징 결함이나 장치의 조기 고장을 초래할 수 있습니다. 그 결과, 제조업체들은 일관된 품질을 보장하고 생산 수율을 극대화하기 위해 100% 자동화된 외관 검사에 점점 더 의존하고 있습니다.

리드 프레임 검사에서 직면하는 세 가지 주요 과제

머신 비전 기술의 발전에도 불구하고, 반도체 리드 프레임 검사는 여전히 까다로운 작업입니다. 검사 시스템은 다음 세 가지 주요 과제를 극복해야 합니다.

고정밀 이미징

마이크로미터 수준의 결함을 감지하려면 110mm 시야 범위에서 약 6 μm의 픽셀 해상도가 필요합니다. 이러한 수준의 미세한 형상 정보를 확보하려면 초고해상도와 빠른 스캔 속도를 겸비한 카메라가 필요합니다.

까다로운 표면 특성

리드 프레임은 반사율이 매우 높은 금속으로 만들어지며, 종종 핀 단차나 댐과 같은 3차원적 특징을 포함합니다. 기존의 조명 방식은 눈부심과 반사를 유발하여 결함을 가려버릴 수 있으며, 이로 인해 결함을 놓칠 위험이 높아집니다.

고속 대량 생산

반도체 패키징 및 테스트 라인은 고속으로 가동되므로, 검사 시스템은 생산 속도를 저하시키지 않으면서 대량의 이미지 데이터를 캡처하고 분석해야 합니다. 이러한 속도를 따라잡기 위해서는 시스템이 높은 화질과 빠른 처리 속도를 모두 제공해야 합니다.

리드 프레임 검사의 과제 해결

이러한 검사 과제를 해결하기 위해 JAI의 솔루션은 JAI Sweep SW-16000TL-CXP4A 라인 스캔 카메라에 정밀 텔레센트릭 렌즈와 최적화된 조명 시스템을 결합했습니다. 이 구성은 반도체 리드 프레임의 신뢰할 수 있는 검사에 필요한 고해상도 이미징, 속도 및 조명 제어 기능을 제공합니다.

1. 핵심 이미징 시스템: JAI Sweep SW-16000TL-CXP4A 16K 컬러 라인 스캔 카메라

고해상도와 고속 스캐닝의 조화

이 검사 시스템의 핵심은 까다로운 반도체 검사 용도로 설계된 3라인 CMOS 컬러 라인 스캔 카메라인 JAI Sweep SW-16000TL-CXP4A입니다.

이 카메라는 3 × 16,384 RGB 픽셀을 제공하여 넓은 시야 범위에서 미세한 결함을 감지할 수 있는 16K 컬러 이미징을 구현합니다. 최대 100 kHz(초당 100,000 라인)의 스캔 속도를 자랑하며, 초고해상도와 현대적인 반도체 생산 라인의 속도를 따라잡을 수 있는 처리량을 동시에 제공합니다.

높은 감도

이 카메라는 5 μm × 5 μm 픽셀을 탑재하여, 더 작은 픽셀을 사용하는 카메라에 비해 뛰어난 감도를 제공합니다. 또한 더 큰 픽셀 크기는 다이내믹 레인지 향상, 더 높은 신호대잡음비(SNR), 그리고 전반적인 이미지 품질 개선에도 기여합니다.

동일한 조명 조건에서 향상된 감도 덕분에 시스템은 더 빠른 검사 속도로 작동하거나 더 낮은 조도 수준에서도 이미지를 획득할 수 있어 조명 요구 사항을 줄이는 데 도움이 됩니다. 추가적인 감도가 필요한 경우, 2 × 1 수평 비닝을 통해 유효 픽셀 크기를 10 μm × 5 μm로 늘려 집광 성능을 더욱 향상시킵니다.

고속 데이터 전송

16K 이미징에서 생성되는 대용량 데이터를 지원하기 위해, 이 카메라는 CXP-6 및 CXP-12 구성을 모두 지원하는 CoaXPress 2.0 인터페이스를 탑재하고 있습니다. 각 레인은 최대 12.5 Gb/s를 제공하며, 4개의 레인을 통해 총 50 Gb/s의 대역폭을 제공합니다.

고속 이미지 전송 외에도 CoaXPress 인터페이스는 카메라 트리거링, Power over CoaXPress(PoCXP), 단일 프레임 그래버를 사용한 다중 카메라 시스템 구성을 지원합니다.

낮은 지연 시간과 최소한의 신호 지터 덕분에 까다로운 고속 검사 환경에서도 안정적인 이미지 획득이 보장됩니다.

2. 최적화된 광학 시스템 및 조명

텔레센트릭 광학 시스템

이 검사 시스템은 0.5× 텔레센트릭 렌즈를 사용하여 110 mm의 전체 시야에 걸쳐 일관된 이미지 품질을 제공합니다. 텔레센트릭 설계는 원근 오차와 영상 왜곡을 최소화하여, 신뢰할 수 있는 치수 측정 및 결함 검사에 필요한 정확도를 제공합니다.

최적화된 조명

조명 시스템은 동축 조명과 각도 조절형 스트립 조명을 결합하여 결함 가시성을 극대화합니다.

동축 조명은 반사율이 높은 리드 프레임 표면 전체에 균일한 광을 조사하여 눈부심을 줄이고 이미지 일관성을 향상시킵니다. 각도 조절형 스트립 조명은 그림자를 만들어 표면 결함을 더 쉽게 감지할 수 있게 함으로써 3차원 특징의 가시성을 높여줍니다.

결론

JAI Sweep SW-16000TL-CXP4A 카메라를 텔레센트릭 광학 시스템 및 최적화된 조명과 결합함으로써, 이미지 품질이나 측정 정확도를 저하시키지 않으면서 반도체 리드 프레임을 안정적이고 고속으로 검사할 수 있습니다.

리드 프레임 검사 외에도, 동일한 이미징 플랫폼은 베어 웨이퍼의 미세 균열 및 스크래치 감지, 패터닝된 웨이퍼의 패턴 결함 및 포토마스크 정렬 검사, 반도체 패키지 품질 검사 등 광범위한 반도체 제조 응용 분야에 적합합니다.