IC封装样品失效分析方法、原理、设备知识_专业集成电路测试网-芯片测试技术-ic test

一、IC封装样品失效分析

FA(Failure Analysis),失效分析不仅有助于提高产品可靠性，而且可以带来很高的经济效益，是IC生产中不可缺少的部分。

按照分析目的或分析手段，FA可分为：

PFA(Physical Failure Analysis),是主要做物理、材料方面的失效分析;

EFA(Electrical Failure Analysis),是以电学测试为主的失效分析;

IC封装样品失效分析

失效分析的目的：分析失效现象，确定失效原因，提出改善建议，提高产品可靠性。如何做失效分析：先简单后复杂，先外后内，先无损后有损。

IC封装样品失效分析

1.X-Ray (X射线检测)

2.C-SAM (超声波检测)

3.Microscope (显微镜检测)
4.SEM & EDX(扫描电镜及能谱检测）
5. Decapsulation(开帽检查）
6.Cross-Section (Polish&FIB)
7.EFA(EMMI, OBIRCH， InGaAs)

1、X-Ray (X射线检测)

X射线是1895年由伦琴发现的，因此也叫伦琴射线。

X射线肉眼不可见，但可是照相底片感光，具有很强的穿透力。

X射线本质上是一种波长很短的电磁波，波长范围0.01~ 10nm,介于紫外线与γ射线之间。

图为X射线的产生原理图：

1.在阴极灯丝1与阳极4之间加直流高压(上万伏)；

2.灯丝产生大量热电子；

3.电子在高压电场作用下，冲击阳极上的靶材5；

4.靶材受电子激发产生X射线；

灯丝的材质通常为钨，靶材的材质有Ti、Cu、Mo等。

X-Ray检测机台

应用举例：

1.查看金线的完整性

应用举例：

2.查看Bump与焊盘的润湿情况：正常情况下，锡熔化后在表面张力的作用下，与铜焊盘润湿良好，形状上会“ 塌” 下来。如下图所示，左图上的Bump与焊盘润湿不良，右图上的Bump与焊盘润湿良好。

引起润湿不良的原因通常有：

1.回流参数不正确，包括回流温度，回流时间，助焊剂等；

2.Bump表面存在沾污或氧化

应用举例：

3.查看Bump内部是否存在空洞、夹杂等缺陷。如下图所示，左图上的Bump内部存在大量空洞，右图上的Bump正常。

造成的空洞的原因主要有：1.镀液与UBM润湿不够，导致夹杂或小气泡残留在UBM表面，这方面杯镀机台更容易产生空洞；2.镀液沾污导致夹杂物残留在Bump内部。

需要注意的是，X射线检测存在一个缺陷，通过X射线将立体的缺陷投影到平面上，因此无法确定缺陷的具体位置和大小，有时还会引起误判，例如下图所示。此种情况需要从垂直的两个方向来进行X射线成像。

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