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導(dǎo)語

高端芯片,、新型顯示、智能制造等都屬于新質(zhì)生產(chǎn)力的范疇,。芯片的技術(shù)壁壘極高,，制造工藝流程也極為復(fù)雜，從一塊晶圓到制造出芯片需要經(jīng)過上千道工序,。芯片封裝缺陷檢測是芯片生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié),，是投入市場前保證芯片質(zhì)量的最后一道關(guān)口。那么,，芯片封裝缺陷如何檢測呢,？一起來了解下吧。

{芯片科普}

芯片,，是一種半導(dǎo)體晶圓集合多種電子元器件實現(xiàn)某種特定功能的電路模塊，是電子設(shè)備中最重要的部分,，承擔(dān)著運算和存儲的功能,。廣泛應(yīng)用于智能手機、汽車,、新能源,、智能家電、生物基因檢測表達(dá)等眾多領(lǐng)域,。芯片的存在,，讓我們的生活變得更加智能和便捷。

■ ■ 芯片封裝工藝

芯片制作工藝分為前道和后道工序,，晶圓制造和測試被稱為前道工序,，芯片的封裝,、測試及成品入庫被稱為后道工序。封裝最基本的功能是保護芯片免受周圍環(huán)境的影響,，是電子元器件到系統(tǒng)的橋梁,。晶圓劃片切割后會形成一個個晶片，先將晶片在框架襯墊上布局,，膠水粘貼固定,，再利用超細(xì)的金屬導(dǎo)線或者導(dǎo)電性樹脂將晶片焊接到框架襯墊的引腳上，使晶片與外部電路相連,，最后對芯片整體用可塑性絕緣介質(zhì)灌封固定,。這就是一般的芯片封裝工藝。

芯片封裝工藝

{芯片封裝缺陷檢測的痛點}

隨著芯片封裝體積越來越小,，封裝過程中也更容易產(chǎn)生缺陷,，如虛焊、氣泡,、空隙,、裂紋、夾渣等,，這些缺陷會導(dǎo)致芯片性能的喪失,，在使用過程中易造成重大故障。芯片產(chǎn)品不同于其他工件,，無法拆開做破壞性檢測,，所以封裝缺陷檢測的主要方式是無損檢測。

SMX-225CT FPD HR Plus微焦點X射線CT系統(tǒng)

如何高效,、無損,、快速的進行封裝缺陷檢測？X射線CT給出了解決方案,。工業(yè)CT,，即工業(yè)電子計算機斷層成像技術(shù)，被譽為“最佳無損檢測手段”,，可以非接觸,、非破壞地檢測物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，得到?jīng)]有重疊的數(shù)據(jù)和高質(zhì)量圖像,，使內(nèi)部微小缺陷清晰地顯現(xiàn)出來,，進而達(dá)到判別缺陷的目的。

{工業(yè)CT在芯片封裝失效分析中的優(yōu)勢}

■ ■ 不破壞樣品 就能獲取內(nèi)部微米級成像

X射線CT的成像原理使得不需要對樣品進行破壞性處理,，就能獲取內(nèi)部的高質(zhì)量三維成像,。這不僅節(jié)省了檢測成本，更重要的是不會產(chǎn)生制樣損傷，污染樣品內(nèi)部情況,，影響分析結(jié)果,。

■ ■ 多種缺陷檢測 高效率分析

X射線CT可以有效檢測雜質(zhì)焊料凸點空洞、接縫,、綁定線破損,、RDL和布線短路、跡線斷裂和電遷移,、襯底裂紋,、焊料滲出、疲勞裂紋,。

島津inspeXio SMX-225CT FPD HR Plus  守衛(wèi)芯片無“陷”可擊

■ ■ 車載R5F芯片CT觀察

圖1 車載R5F芯片CT圖像

使用島津inspeXio SMX-225CT FPD HR Plus的微焦點X射線CT系統(tǒng)對車載R5F芯片進行透視拍攝及掃描,。圖1是車載R5F芯片的CT掃描圖像，局部放大的三維圖像可從不同方向觀察綁定線的形態(tài)和魚尾焊接狀態(tài),，表面凹凸不平的地方就是氣泡,，結(jié)合HADI-S軟件可量化分析氣泡率。整個實驗過程不需要對樣品進行破壞性處理,，就能得到芯片內(nèi)部大視野范圍,、高分辨率、高對比度的斷面圖像,，從而對芯片封裝缺陷進行更精確的判斷,。

■ ■ 電腦主板集成封裝芯片（BGA芯片）CT觀察

圖2 電腦主板BGA芯片CT圖像

BGA是一種高密度表面裝配的封裝技術(shù)，具有更小體積,、更好的散熱性能和電性能等特點,。更小的封裝體積使得芯片缺陷尺寸可能只有幾個微米甚至更小，常規(guī)的檢測設(shè)備無法滿足BGA質(zhì)量和可靠性的評判,。本次分析的電腦主板BGA芯片尺寸為L28mm X W28mm X H2mm,，使用島津inspeXio SMX-225CT FPD HR Plus的微焦點X射線CT系統(tǒng)對整個樣品進行掃描。CT成像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為三維顯示時,，可以清晰地觀察出BGA芯片的內(nèi)部斷線,。芯片層截面圖中可觀察到芯片和綁定線連接部分有破損。錫球部分截面圖中可觀察到BGA錫球中的錫球變形及破損,。整個測試速度快且精度高,，不僅可以節(jié)省檢測成本，更重要的是能夠直觀精確地展示芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu),，協(xié)助芯片封裝失效的分析，輔助芯片研發(fā)設(shè)計,。

結(jié)語

島津無損檢測設(shè)備（NDI）在這個行業(yè)已有100多年的歷史,，在行業(yè)內(nèi)的探究、鉆研和開發(fā)積累了十分豐厚的技術(shù)與經(jīng)驗,。島津的CT設(shè)備可以輕松應(yīng)對芯片封裝缺陷檢測,，及時發(fā)現(xiàn)芯片制造中的問題,，提高良品率，守衛(wèi)芯片無“陷”可擊,。

撰稿人：趙晶,、黃軍飛

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