IC封装样品失效分析概述

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1、江阴长电先进封装有限公司IC封装样品失效分析概述Angus2011-12-05JiangyinChangdianAdvancedPackagingCo.,Ltd江阴长电先进封装有限公司IC封装样品失效分析FA(FailureAnalysis),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(PhysicalFailureAnalysis),是主要做物理、材料方面的失效分析EFA(ElectricalFailureAnalysis),是以电学测试为主的失效分析，JiangyinChan

2、gdianAdvancedPackagingCo.,Ltd江阴长电先进封装有限公司IC封装样品失效分析CupadonsubstratePillarBump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JiangyinChangdianAdvancedPackagingCo.,Ltd江阴长电先进封装有限公司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

3、检查）6.Cross-Section(Polish&FIB)7.EFA(EMMI,OBIRCH，InGaAs)JiangyinChangdianAdvancedPackagingCo.,Ltd江阴长电先进封装有限公司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。左图为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

4、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JiangyinChangdianAdvancedPackagingCo.,Ltd江阴长电先进封装有限公司1.X-Ray(X射线检测)由于1.X射线具有很强的穿透性以及能够使照相底片感光。2.X射线作用在物体上时，存在穿透和吸收两部分，越重的原子或者越致密的结构对X射线的吸收越显著，而诸如裂纹，空洞，酥松，夹杂等对X射线基本无吸收，100%穿透.基于以上两点，X射线检测被广泛使用在工业检测和医学检测领域。在半导体领域，X射线通常用来查看封装体内部的缺陷，例如空洞，多余物等，结构查

5、看JiangyinChangdianAdvancedPackagingCo.,Ltd江阴长电先进封装有限公司1.X-Ray(X射线检测)X-Ray检测机台JiangyinChangdianAdvancedPackagingCo.,Ltd江阴长电先进封装有限公司1.X-Ray(X射线检测)应用举例：1.查看金线的完整性JiangyinChangdianAdvancedPackagingCo.,Ltd江阴长电先进封装有限公司1.X-Ray(X射线检测)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。

6、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。JiangyinChangdianAdvancedPackagingCo.,Ltd江阴长电先进封装有限公司1.X-Ray(X射线检测)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

7、致夹杂物残留在Bump内部。JiangyinChangdianAdvancedPackagingCo.,Ltd江阴长电先进封装有限公司1.X-Ray(X射线检测)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JiangyinChangdianAdvancedPackagingCo.,Ltd江阴长电先进封装有限公司1.X-Ray(X射线检测)射线的伤害：比X-Ray射线波长更短、穿透能力更强的电磁波是γ射线.不管是X