AI 電源模組的線上 BGA 檢測

12.5 kHz 下的精確共面度測量

全球人工智慧熱潮正催生出體積日益龐大、重量日益增加的電子元件，導致許多檢測系統迅速達到其極限。ASMPT 與 AT Sensors 攜手開發了一款客製化 3D 雷射輪廓感測器，即使面對下一代人工智慧功率模組，也能在生產線上進行可靠的檢測。透過這場合作的幕後探秘，我們將見證當今高科技 3D 測量技術必須達成的目標。

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ASMPT / inVISION 2026 應用案例

為何新一代 BGA 元件需要採取新的檢測方法

每秒 12,500 次輪廓掃描、180 × 180 公釐的測量範圍，以及能可靠捕捉連反光焊球表面皆能清晰成像的光學設計：這些性能數據為具備線上檢測能力的 BGA 檢測樹立了新標竿。推動這項突破的並非新技術的炒作或潮流，而是非常具體的市場現實：AI 加速器與高效能處理器的體積與重量正以驚人速度增長，傳統檢測系統已無法跟上這股趨勢。目前，這些模組的重量已約達 500 克；未來，單一元件的重量甚至可能高達 2.5 公斤。

球柵陣列（Ball Grid Arrays，簡稱 BGA）是現代電子產品的核心，因此品質控制在此扮演著至關重要的角色。每個元件所依附的微小焊球需執行兩項關鍵且極為精密的任務：確保電氣連接，並使元件在印刷電路板上保持機械穩定。因此，即使單個焊球在高度或平整度上出現最微小的偏差，都可能造成嚴重後果。隱藏的接觸缺陷、熱管理問題，甚至電氣應力，僅是眾多負面案例中的幾例，這些問題往往直到設備投入運作後才會導致故障。正因如此，可靠的線上檢測是任何可擴展且穩定的人工智慧硬體製造的絕對先決條件。而這正是 ASMPT 與 AT Sensors 結合雙方專業技術的關鍵所在。

全面支援超大尺寸 AI 模組

180 × 180 公釐測量範圍

以全速進行完整的 3D 擷取

12.5 kHz 輪廓更新率

關於焊球的可重複性結果

反射表面的精髓

BGA 檢測解決方案的發展

作為智慧電子製造硬體與軟體解決方案的全球技術與市場領導者，ASMPT 將人工智慧的蓬勃發展視為一個明確的戰略契機，藉此持續深化其解決方案。現有的 BGA 檢測感測器解決方案，已無法滿足新一代元件的需求。「客戶對品質監控的需求日益全面，特別是針對 BGA 及複雜連接器。與此同時，系統必須維持高產能運作，這對所採用的量測技術提出了極高要求，」ASMPT SMT Solutions 貼裝解決方案資深產品經理 Petra Klein-Gunnewigk 解釋道。

因此，此次尋求的並非一套全新的系統，而是能大幅提升測量性能、並可直接整合至現有 ASMPT 機台平台以取代原有設備的客製化 3D 雷射輪廓感測器。ASMPT 透過與 AT Sensors 的合作，成功找到了解決方案。AT Sensors 是一家總部位於漢堡附近、全球領先的高精度 3D 雷射輪廓感測器製造商。

主要挑戰：測量範圍、解析度與反射率

對新型雷射輪廓儀的要求極為嚴苛：更大的測量範圍、更高的精度以及更快的速度。實際上，這正是 3D 感測器技術面臨的終極挑戰，因為這三項要求通常彼此衝突。更大的測量範圍往往會犧牲細節的清晰度；更高的精度需要更複雜的光學系統；而更快的速度則會提高對資料處理的要求。任何希望同時滿足這三項需求的人，都必須跳脫標準解決方案的框架來思考。

此外，還面臨著一項與材料特性相關的挑戰：焊球會反射入射光。那些在漫反射表面上表現優異的感測器系統，在高反射性金屬表面上往往會產生不穩定或無法重現的測量結果。因此，與 AT Sensors 合作有兩個關鍵因素：其一是在高反射表面上經過驗證的影像品質；其二則是 AT 現有感測器產品組合所具備的高測量速度。此外，還有一個戰略優勢：AT Sensors 提供模組化感測器概念，能夠在無需漫長交期、額外客製化成本或最低訂購量的情況下，實現客製化解決方案。

AT Sensors 推出的高精度 Coplan 雷射輪廓儀

這項共同開發計畫最終耗時約兩年。在此期間，3D 雷射輪廓感測器的光學、電子及幾何結構均經過精密調整，以符合 ASMPT SIPLACE 貼片機的要求，最終成功開發出一款客製化的 3D 雷射三角測量感測器，ASMPT 內部稱之為「3D Coplan Module」：即 C6-3070CS。「精確的共面度測量與智慧型數據分析的結合，是穩定貼片製程的基礎。正因如此，我們很樂意採用來自 AT Sensors 的元件，這是一家可靠且高品質的供應商，」Petra Klein-Gunnewigk 如此評論選擇 AT Sensors 的考量。

AT 雷射輪廓儀與標準解決方案的最大區別，在於其專為 BGA 檢測需求量身打造的特殊設計。每條輪廓線擁有 3,072 個測量點，可在整個測量區域內提供極其精細的解析度。其輪廓掃描頻率達 12.5 kHz，即使在生產線線上作業所需的高輸送速度下，仍能完整捕捉 BGA 表面的 3D 影像。

此外，C6-3070CS 的設計旨在即使面對反射性焊球，仍能提供穩定且可重複的測量數據，這正是其與標準感測器的另一項關鍵差異——標準感測器在處理此類表面特性時，往往會面臨飽和效應或測量誤差的問題。

該感測器的測量範圍亦能完全涵蓋最大達 180 × 180 公釐的模組。對於尺寸超出單次感測器掃描視野的超大尺寸元件，則會採用拼接處理：將多次輪廓掃描的數據整合為一套完整的 3D 數據集，以呈現整個 BGA 表面。「為客戶開發客製化解決方案不僅是我們的指導原則之一。正因我們自身曾是系統整合商，且擁有超過25年的應用經驗，我們才能深入理解客戶的需求，並將其轉化為最佳的技術解決方案，」AT Sensors 技術長 André Kasper 博士（工程學）解釋道。

內嵌式 BGA 檢測在實際應用中的運作原理

對於生產線上的操作員而言，檢測流程依然極為簡單：AI 電源模組會依照正常生產週期通過 ASMPT SIPLACE 貼片機。在模組輸送過程中，Coplan 感測器會持續擷取 BGA 底部的高解析度 3D 輪廓圖。

整合式評估軟體會即時分析所擷取的 3D 數據，並針對每個焊球計算相關的品質參數：焊球高度、直徑、幾何形狀以及共面性——也就是整個接觸面高度分布的均勻性，這在 BGA 檢測中被視為關鍵的品質特徵。系統會立即偵測到超出定義公差範圍的偏差，並在受影響的元件造成昂貴的後續問題之前，自動將其剔除。

與此同時，該系統亦提供寶貴的製程數據。所記錄的測量數值不僅為統計分析奠定可靠基礎，更能協助辨識趨勢，並為整個製造製程的數據驅動式優化鋪平道路。「可靠的品質管控是電子製造領域中現代 AI 硬體的關鍵基礎，能確保此類硬體得以達到所需的品質與產量，」AT 技術長安德烈·卡斯珀（André Kasper）表示。

結論

ASMPT 與 AT Sensors 之間的合作，生動地展現了現代電子製造與精密測量技術之間必須如何緊密協作。這款客製化的 Coplan C6-3070CS 感測器，精準滿足當今應用的各項需求：具備可涵蓋最大 180 × 180 公釐模組的廣闊測量範圍、用於精確共面度測量的高解析度、適用於線上作業的千赫茲級輪廓掃描速率，以及能可靠處理連高反射性焊球表面皆能應對的光學設計。

與此同時，這套 BGA 應用解決方案的視野已超越當前的生產需求：Coplan 雷射輪廓測量儀的設計已涵蓋目前仍在開發中的元件世代，並能無縫整合至現有系統中，作為直接替代方案，無需進行昂貴的改裝。現有的基礎設施依然保留，新增的則是這套不僅能滿足當前需求，更能應對未來挑戰的檢測解決方案。在AI硬體這般快速變化的市場中，這或許是所有優勢中最關鍵的一點：今日的投資者，明日無需從頭開始。