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IC封装样品失效分析方法、原理、设备知识

时间:2022-07-03 15:18来源:www.ictest8.com 作者:ictest8 点击:

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

 

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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。
 

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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
 

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应用举例:
1.查看金线的完整性
 

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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
 

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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。
 

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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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