Title:Detektion fehlerhafter Bonddrahtverbindungen in Integrierten Schaltkreisen mittels eines für örtlich hochaufgelöste Magnetfeldmessungen entwickelten GMR-ZeilenarraysAuthor(s):Patrick HölzlAbstract:Bei Leistungselektronikkomponenten ist die elektrische Verbindung zwischen dem Halbleiterchip und den Ausgangspins, die häufig durch Bonddrähte realisiert wird, von entscheidender Bedeutung. Um die Strombelastbarkeit der Verbindung zu garantieren, werden redundante Bonddrähte verwendet. Durch die Redundanz sind elektrische Funktionstests jedoch nicht mehr in der Lage fehlende oder nicht vollständig verbundene Bonddrähte zu erkennen. Aus diesem Grund wurde in Kooperation mit dem Halbleiterhersteller Infineon ein entsprechendes Detektionsverfahren entwickelt. Das Verfahren nutzt die über dem Bauteil gemessene Verteilung des Magnetfelds, um auf den Stromfluss in den einzelnen Bonddrähten zurückzurechnen. Zur Evaluierung des Messverfahrens wurde der MOSFET-Leistungshalbleiterschalter BTS5120-2EKA von Infineon ausgewählt. Anhand mehrerer Frässchichtaufnahmen eines ICs wurde ein vereinfachtes geometrisches Modell aller stromführenden Bonddrähte konstruiert, bestehend aus jeweils sechs geraden Linienleitersegmenten pro Draht. Basierend auf der Linienleiter-Modellierung konnte die räumliche Verteilung des Magnetfelds über dem IC mit dem Gesetz von Biot-Savart analytisch berechnet werden. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse waren ausschlaggebend für den Entwurf eines Magnetfeldsensor-Zeilenarrays, bestehend aus 26 GMR-Sensorelementen. Mit dem Magnetfeldsensor-Zeilenarray wurden die Feldverteilungen oberhalb von 400 ICs, 100 BTS5120-2EKA und 300 Testchips mit verschiedenen Fehlerpermutationen der Bonddrähte, gemessen. Ausgehend von den Messdaten wurde ein inverses Problem zur Bestimmung des Stromflusses in den Bonddrähten aufgestellt und dieses mittels zweier unterschiedlicher Ansätze, einem modell- und einem datenbasierten, gelöst. Unter Verwendung eines auf den Schätzwerten der Bonddrahtströme beruhenden Schwellwertverfahrens konnten schlussendlich bis zu 99.33% aller fehlerhaften Testchips detektiert werden, ohne eine einzige Falschklassifizierung eines fehlerfreien.Publishing:4/2018

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