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Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by Oldenbourg Wissenschaftsverlag October 4, 2014

Detektion fehlender Bonddrähte in Leistungsbauteilen mittels magnetooptischer Bildgebung

Detection of missing bond wires in electronic components via magneto–optical imaging
Florian W. Dietachmayr, Patrick A. Hölzl, Bernhard G. Zagar and Michael Nelhiebel
From the journal tm - Technisches Messen

Zusammenfassung

Leistungselektronikbauteile sind in der Lage, Spannungen und Ströme im Bereich etlicher kV und kA zu steuern bzw. zu schalten. Dabei sind sie externen Einflüssen, wie zum Beispiel starken Temperaturschwankungen und mechanischen Erschütterungen, ausgesetzt. Infolgedessen ist die elektrische Verbindung zwischen dem Substrat und den Ausgangsanschlüssen von entscheidender Bedeutung. Diese Verbindung wird üblicherweise durch Drahtbonden hergestellt, wobei der Drahtdurchmesser von 70 μm bis über 400 μm reicht. Um die Strombelastbarkeit des Bauteils zu gewährleisten, müssen redundante Bonddrähte verbaut werden. Damit sind herkömmliche elektrische Tests nicht mehr in der Lage, einzelne fehlende oder fehlerhafte Bonddrähte zu erkennen. Allerdings erzeugt jeder stromführende Draht ein Magnetfeld, welches analysiert werden kann. Dieser Beitrag präsentiert eine neue Messmethode basierend auf magnetooptischer Bildgebung zur Detektion fehlender Bonddrähte in einem Leistungs-MOSFET. Dafür wurde ein Messaufbau auf Basis des Faraday-Effekts entworfen, der es uns ermöglicht, magnetische Feldstärken im Bereich von 0.10 A/m mit einer hohen örtlichen Auflösung von ca. 22 μm zu messen.

Abstract

Power electronic components are able to handle voltages and currents in the range of kV and kA. They also have to endure rough operating conditions, like short-term electrical overload and frequent changes of temperature. The electrical interconnections between the die and the output pins is crucial in this context. These interconnections are usually established via wire bonding, using thin wires with diameters ranging from 70 μm to up to 400 μm. To guarantee the current-carrying rating of the device redundant bonding is required. As a consequence, electrical tests are not able to detect the loss of single wires. However, any current-carrying wire will create a magnetic field. This paper presents a new measurement method based on magneto-optical imaging to detect missing bond wires within a power MOSFET chip. Therefor, a measurement setup based on the Faraday effect was realized, which enables us to resolve magnetic fields down to 0.10 A/m with a spatial resolution of approximately 22 μm.

Erhalten: 2014-8-26
Angenommen: 2014-8-27
Online erschienen: 2014-10-4
Erschienen im Druck: 2014-10-28

©2014 Walter de Gruyter Berlin/Boston