Nordson prepara il debutto di SonoFlex a SEMICON West 2026
Nordson Test & Inspection presenterà a SEMICON West 2026 una nuova piattaforma di microscopia acustica automatizzata, SonoFlex, sviluppata per l’ispezione non distruttiva di dispositivi e package avanzati per semiconduttori. La manifestazione si svolgerà dal 13 al 15 ottobre 2026 al Moscone Center di San Francisco e sarà utilizzata dall’azienda anche per mostrare un portafoglio molto più ampio di sistemi ottici, acustici e a raggi X destinati alle diverse fasi della produzione dei semiconduttori. Il nuovo SonoFlex rappresenta tuttavia l’annuncio centrale perché introduce una combinazione di imaging acustico ThruScan, nuova elettronica per pulsatori e trasduttori, software FlexCore e algoritmi di analisi automatica integrati nell’ecosistema Nordson Intelligence.
Il comunicato aziendale descrive SonoFlex con termini molto enfatici, parlando di qualità d’immagine eccezionale, rilevamento estremamente preciso e aumenti significativi della produttività. Queste formulazioni vanno ridimensionate dal punto di vista editoriale: le prestazioni pubblicate provengono per ora prevalentemente da Nordson, quindi devono essere considerate specifiche e risultati dichiarati dal produttore fino alla disponibilità di confronti indipendenti effettuati sulle stesse tipologie di componenti e con gli stessi criteri di rilevamento.
Il dato quantitativo più significativo riguarda la velocità. Nordson dichiara per la nuova catena di imaging SonoFlex una velocità massima di circa 3,28 linee al secondo e una velocità di movimento fino a 1,8 m/s. Nel materiale di lancio l’azienda parla inoltre di velocità di scansione fino a circa due volte superiori rispetto alle proprie soluzioni convenzionali, mantenendo capacità di imaging ad alta risoluzione. Anche in questo caso è però necessario distinguere tra velocità massima del sistema di scansione e throughput reale di una linea produttiva: il numero di dispositivi analizzati per ora dipende da dimensioni dell’area, passo di scansione, frequenza del trasduttore, profondità da analizzare, numero di gate e algoritmi applicati.
Perché l’ispezione acustica è diventata importante nel packaging dei semiconduttori
L’evoluzione verso chiplet, package 2.5D e 3D, wafer bonding, chip-on-wafer e strutture con numerosi strati sovrapposti sta rendendo più difficile verificare l’integrità dei dispositivi utilizzando una singola tecnologia di ispezione. Molti difetti critici non sono infatti visibili dalla superficie. Delaminazioni, separazioni tra materiali, vuoti nell’underfill, crack interni, anomalie nei die attach e imperfezioni all’interno di strutture incapsulate possono trovarsi sotto più strati di silicio, materiali organici, molding compound o adesivi.
L’ispezione ottica è estremamente efficace quando la caratteristica da controllare è visibile, ma non può vedere attraverso materiali opachi. I raggi X penetrano invece molti materiali e sono particolarmente adatti a strutture ad alta densità come bump, micro-bump, interconnessioni metalliche, TSV e giunti di saldatura. La microscopia acustica risponde a un problema differente: sfrutta onde ultrasoniche e variazioni di impedenza acustica per evidenziare interfacce, vuoti e separazioni tra materiali.
Le tre tecnologie non sono quindi direttamente sostituibili. In un moderno impianto di produzione possono essere utilizzate in modo complementare, scegliendo quella che offre il contrasto fisico più adatto al difetto cercato.
Come funziona realmente una microscopia acustica
La microscopia acustica utilizza un trasduttore che trasforma un impulso elettrico in un’onda ultrasonica ad alta frequenza. L’onda attraversa un mezzo di accoppiamento, normalmente acqua o un altro fluido appropriato, e raggiunge il campione. Quando incontra un’interfaccia tra materiali con differenti impedenze acustiche, una parte dell’energia viene riflessa e una parte prosegue attraverso il componente.
L’impedenza acustica dipende principalmente da densità del materiale e velocità del suono al suo interno. Un’interfaccia perfettamente aderente tra due materiali produce quindi una risposta diversa da quella generata da un vuoto, una delaminazione o una cavità contenente aria. Poiché l’aria presenta un’impedenza molto differente rispetto ai solidi utilizzati nel packaging, alcuni difetti di adesione possono generare segnali particolarmente evidenti.
Misurando il tempo impiegato dall’eco per tornare al trasduttore è inoltre possibile associare il segnale a una determinata profondità. Da qui deriva il concetto di gate temporale: invece di analizzare indistintamente tutti gli echi, il software seleziona finestre temporali associate a specifiche interfacce o profondità del dispositivo.
Questo punto è essenziale per comprendere la tecnologia Multi-Gate Image Analysis di Nordson. Non si tratta semplicemente di utilizzare intelligenza artificiale su una fotografia. Il sistema dispone di un segnale acustico contenente informazioni temporali e quindi indirettamente spaziali, dal quale possono essere costruite immagini relative a diversi livelli interni del componente.
ThruScan e pulse-echo non sono la stessa cosa
Nordson sottolinea in particolare la tecnologia ThruScan utilizzata da SonoFlex. Nella microscopia acustica esistono diverse configurazioni di misura. Nella modalità pulse-echo, lo stesso lato del campione viene utilizzato per inviare l’impulso e ricevere gli echi prodotti dalle interfacce interne. In una configurazione through-transmission, invece, la sorgente e il ricevitore possono operare sui lati opposti del componente e viene analizzata l’energia che attraversa il campione.
Le due modalità producono informazioni differenti. Il pulse-echo permette di localizzare più facilmente un’anomalia lungo la profondità grazie al tempo di volo, mentre la trasmissione attraverso il campione può offrire elevata sensibilità alla presenza di difetti che interrompono il percorso acustico.
SonoFlex impiega una lente di ricezione focalizzata per le applicazioni ThruScan. Secondo Nordson questa configurazione permette di migliorare la qualità delle immagini ottenute in trasmissione, aumentando contemporaneamente la velocità della scansione.
Non è però corretto trasformare automaticamente un’immagine più nitida in una maggiore accuratezza dimensionale. Qualità d’immagine, risoluzione spaziale, sensibilità a un difetto e accuratezza metrologica sono parametri differenti.
Frequenza ultrasonica, risoluzione e profondità formano un compromesso
Come in molte tecniche di imaging, nella microscopia acustica non esiste una configurazione ottimale per qualsiasi componente. Aumentando la frequenza del trasduttore si riduce la lunghezza d’onda e diventa possibile distinguere caratteristiche più piccole. Le frequenze più elevate vengono però attenuate maggiormente durante la propagazione nei materiali.
Per analizzare strutture profonde o package spessi può quindi essere necessario utilizzare frequenze inferiori, sacrificando parte della risoluzione spaziale. Per package sottili, wafer bonded e microstrutture vicine alla superficie possono invece essere utilizzate frequenze più elevate.
Anche questo spiega perché un valore di “risoluzione” pubblicato isolatamente può essere fuorviante: il risultato dipende dal trasduttore, dal materiale, dalla profondità del difetto, dalla geometria e dalla configurazione del sistema.
SonoFlex punta sui piccoli pannelli e sull’automazione dell’analisi
Nordson posiziona SonoFlex principalmente nell’ispezione di small panels e dispositivi destinati al back-end della produzione di semiconduttori. È un settore nel quale la produttività diventa sempre più importante perché il numero di interconnessioni e interfacce da controllare cresce insieme alla complessità dei package.
La piattaforma è basata sul software FlexCore, sviluppato per controllare acquisizione e analisi del segnale acustico. A questo viene affiancato il sistema N-Intelligence Multi-Gate Image Analysis, MGIA, che Nordson descrive come capace di identificare automaticamente difetti, distinguere i vuoti reali e analizzare contemporaneamente informazioni provenienti da differenti gate acustici.
La possibilità di isolare il numero effettivo di void è tecnicamente interessante. Nei sistemi di imaging, infatti, una singola anomalia tridimensionale può manifestarsi in più immagini o a differenti profondità. Un algoritmo che correli correttamente queste informazioni potrebbe evitare di contare più volte lo stesso difetto.
È però opportuno mantenere una distinzione: Nordson dichiara questa capacità, ma non sono stati pubblicati nel materiale di lancio dataset indipendenti sufficientemente dettagliati per stabilire tasso di falsi positivi, falsi negativi, sensibilità e specificità dell’algoritmo su tutte le categorie di dispositivi.
L’AI non sostituisce il segnale fisico
La presenza dell’intelligenza artificiale viene utilizzata sempre più spesso nella comunicazione commerciale dei sistemi di ispezione. In questo caso l’AI opera però a valle di una catena metrologica fisica: prima devono essere generati impulsi acustici adeguati, raccolti segnali con un rapporto segnale/rumore sufficiente e costruite immagini utilizzabili.
Un algoritmo non può recuperare indefinitamente informazioni che il sensore non ha acquisito. La qualità del trasduttore, la frequenza, il coupling acustico, la stabilità meccanica, la qualità dell’elettronica di acquisizione e la calibrazione rimangono quindi fondamentali.
Il valore dell’AI si trova soprattutto nella fase successiva: classificare anomalie, riconoscere pattern ripetitivi, confrontare grandi quantità di dati e diminuire il numero di immagini che devono essere valutate manualmente dall’operatore.
Se correttamente implementato, questo può diventare particolarmente importante in una produzione ad alto volume, dove non è realistico affidare l’intera analisi visiva a personale specializzato.
Architettura modulare e throughput fino a otto volte: attenzione al significato del dato
Nordson dichiara che l’architettura modulare di SonoFlex permette di sostituire singoli moduli e costruire configurazioni multisistema scalabili. Secondo l’azienda, combinando più sistemi la produttività complessiva può aumentare fino a otto volte.
Questo dato non indica che una singola macchina diventi otto volte più veloce grazie a un algoritmo. Si tratta della possibilità di aumentare la capacità mediante parallelizzazione dell’hardware, installando più moduli o configurazioni coordinate.
È una distinzione rilevante dal punto di vista economico. Un aumento di throughput ottenuto aggiungendo unità parallele implica infatti spazio, investimento, manutenzione e gestione di più moduli, anche se l’architettura è stata progettata per semplificare queste operazioni.
Il vantaggio reale dovrà essere valutato in termini di costo per wafer o pannello ispezionato, uptime, tempo medio di manutenzione e percentuale effettiva della produzione sottoposta a controllo.
SonoFlex e SpinSAM rispondono a esigenze differenti
Nel portafoglio Nordson è già presente SpinSAM, sistema AMI dedicato soprattutto all’ispezione di wafer. SpinSAM utilizza una metodologia di scansione rotativa e può analizzare fino a quattro wafer da 300 mm contemporaneamente. Nordson dichiara una produttività fino a 41 wafer all’ora in una configurazione indicata a 100 µm.
SonoFlex non sembra progettato semplicemente per sostituire SpinSAM. Le due piattaforme rispondono a scenari differenti: SpinSAM punta sul throughput nel wafer-level inspection, mentre SonoFlex viene presentato soprattutto per pannelli di piccole dimensioni e analisi ThruScan ad alta risoluzione.
Questo consente di comprendere meglio la strategia dell’azienda: non un unico microscopio acustico universale, ma piattaforme ottimizzate per differenti geometrie del prodotto e differenti punti della catena produttiva.
Il Gen7 rimane la piattaforma per laboratorio e failure analysis
Nordson porterà a SEMICON West anche Gen7, basato sulla tecnologia C-SAM. In questo caso la priorità è differente: elevata qualità dell’imaging e flessibilità per analisi di laboratorio, failure analysis e indagini su difetti specifici.
Un laboratorio di failure analysis deve poter investigare un campione in profondità, modificare i parametri e comprendere l’origine di un’anomalia. Una linea produttiva richiede invece procedure standardizzate, elevata automazione e throughput prevedibile.
Confondere i due casi d’uso porta facilmente a confronti poco significativi. Una macchina da laboratorio può offrire possibilità analitiche superiori senza essere adatta al controllo del 100% della produzione; un sistema inline può essere estremamente veloce senza fornire la stessa libertà investigativa.
Nordson affianca l’acustica con l’ispezione ottica SQ7000+
Il portafoglio presentato alla manifestazione comprende anche SQ7000+, piattaforma per Automated Optical Inspection, Solder Paste Inspection e Coordinate Measurement. Il sistema utilizza la tecnologia proprietaria Multi-Reflection Suppression, MRS, progettata per ridurre gli errori generati da superfici metalliche lucide e speculari.
Il problema è particolarmente importante nel packaging avanzato. Micro-bump, pad metallizzati, solder joint e altre superfici possono riflettere la luce verso più sensori, generando segnali secondari che alterano la ricostruzione tridimensionale.
SQ7000+ utilizza un sensore MRS con risoluzione XY dichiarata di 5 µm e una risoluzione Z indicata a 0,1 µm, con velocità d’ispezione dichiarata fino a circa 16 cm²/s in acquisizione combinata 2D e 3D.
Anche qui il termine risoluzione non va confuso con accuratezza assoluta. Una risoluzione Z di 0,1 µm descrive la capacità del sistema di discriminare variazioni lungo l’asse verticale secondo la specifica del produttore; non significa che qualsiasi quota di qualsiasi componente venga misurata con errore massimo di ±0,1 µm.
SQ3000M2 misura anche l’altezza dei wire bond
Per l’ispezione dei collegamenti a filo Nordson presenterà SQ3000M2, sistema ottico dotato di Focus Variation Metrology, FVM, e ottica telecentrica.
La variazione di fuoco sfrutta il fatto che una superficie risulta nitida soltanto quando coincide con il piano focale del sistema. Acquisendo informazioni a differenti posizioni lungo Z e analizzando la nitidezza locale è possibile ricostruire l’altezza della superficie.
Nel wire bonding questo permette, per esempio, di misurare la forma e l’altezza del loop formato dal filo tra i due punti di connessione. Non basta infatti verificare che il filo esista: un loop troppo basso può interferire con altre strutture, mentre un profilo non corretto può indicare problemi nel processo.
Nordson dichiara per SQ3000M2 una risoluzione ottica di 3,4 µm nella configurazione principale, un campo visivo di circa 8,2 × 6,8 mm e una fotocamera da 5 megapixel.
Dynamic Planar CT accelera l’ispezione a raggi X tridimensionale
Sul fronte dei raggi X, una delle tecnologie evidenziate sarà Dynamic Planar CT. La tomografia planare viene utilizzata per ricostruire sezioni tridimensionali di dispositivi relativamente piatti, come package elettronici e PCB, attraverso immagini acquisite da angolazioni differenti.
Nordson ha sviluppato un nuovo algoritmo di ricostruzione e una strategia di acquisizione nella quale campione e rivelatore possono essere movimentati per ottenere rapidamente proiezioni off-axis. L’azienda dichiara acquisizioni oltre due volte più rapide rispetto alla propria Planar CT tradizionale, insieme a un campo visivo maggiore.
Un tempo di acquisizione inferiore può avere un ulteriore vantaggio: diminuire la dose totale di raggi X assorbita dal campione. Questo tema sta diventando più importante con dispositivi semiconduttori molto sensibili e con l’aumento della percentuale di produzione sottoposta a ispezione.
La riduzione di dose dichiarata non significa però che l’esposizione sia automaticamente irrilevante. Dose effettiva, energia del fascio, tempo, geometria e sensibilità del dispositivo devono comunque essere valutati per ogni applicazione.
Quadra 7 Pro: radiografia manuale 2D e 3D per il back-end
Per attività nelle quali è necessario un intervento più diretto dell’operatore, Nordson propone Quadra 7 Pro, una piattaforma di ispezione X-ray manuale 2D e 3D. Utilizza il detector Onyx e un tubo a raggi X Quadra NT4 Dual Mode, che permette di passare tra modalità orientate alla luminosità del segnale e modalità ad alta risoluzione.
Anche questa distinzione riflette un compromesso fisico: produrre immagini rapidamente e con elevato segnale non coincide necessariamente con ottenere il massimo dettaglio possibile. La possibilità di cambiare modalità consente di scegliere il compromesso più adatto tra velocità, contrasto e definizione.
XM8000 Pro porta la metrologia X-ray verso la ricostruzione sub-micrometrica
Un altro sistema previsto è XM8000 Pro, dedicato alla metrologia automatizzata a raggi X di wafer e pannelli. Nordson dichiara capacità di ricostruzione tridimensionale a livello sub-micrometrico e possibilità di analizzare strutture come Through-Silicon Via, TSV, misurandone forma, profondità, qualità del riempimento e presenza di void.
È importante anche qui non trasformare “sub-micron 3D reconstruction” in “accuratezza dimensionale sub-micrometrica garantita per ogni misura”. Ricostruzione, dimensione del voxel, capacità di riconoscimento del difetto e accuratezza metrologica sono parametri distinti.
Nelle configurazioni più avanzate Nordson dichiara capacità di riconoscimento di difetti fino alla scala di circa 100 nm utilizzando specifiche sorgenti X-ray. È un dato interessante per il controllo di interconnessioni sempre più piccole, ma deve essere valutato nella specifica configurazione di macchina, campione e contrasto.
SpinSAM e il problema dell’ispezione di wafer incollati
A livello mid-end, SpinSAM rappresenta uno dei prodotti più particolari della gamma. I wafer bonding utilizzati nelle architetture 3D devono presentare interfacce uniformi e prive di delaminazioni o void rilevanti. Un difetto che interessa una piccola parte dell’area può compromettere il singolo die o, a seconda della posizione, una porzione maggiore del wafer.
La scansione rotativa permette di mantenere il campione in movimento continuo anziché seguire esclusivamente il classico percorso raster con continue accelerazioni e decelerazioni lungo linee parallele. Questo è uno dei motivi alla base dell’elevato throughput dichiarato.
Il sistema può essere utilizzato su bonded wafer, chip-on-wafer, stacked wafer, MEMS e wafer sovrastampati. Nordson prevede anche modalità di scansione mirata dei bordi, dove possono concentrarsi particolari categorie di difetti.
WaferSense controlla invece le macchine che movimen
