在先进的半导体3D封装中识别故障(碰撞裂纹和空隙)

Xradia公司的VersaXRM™3D x射线显微镜能够实现亚微米级凹凸裂纹和孔隙的高分辨率成像，甚至对于没有任何样品制备的大包装也是如此。

随着封装复杂性的增加，在复杂的三维封装中清晰地识别故障变得更加困难。

Xradia公司的VersaXRM 3D x射线显微镜提供了一种独特的非破坏性高分辨率成像能力，可对埋藏故障位置进行成像。在许多情况下，它可以提供足够的信息，以取代或提高物理横切的成功率。

在倒装芯片、BGA、CSP等尖端半导体封装技术中，焊料球或凸点通常由Pb、Sn/Pb或最近的无Pb合金制成，发挥着连接芯片的作用。在这里，球取代了传统的连接集成电路到电路板的引脚，或者，在倒装芯片的情况下，凸点连接芯片到封装基板。一旦芯片或封装焊接到位，就很难找到焊接故障，因为它们不再能够在不破坏样品的情况下通过光学或扫描电镜检查直接观察到。

失败的机制

在凸点内或与基片或芯片的界面处可能发生若干故障。例如，焊料断裂的形成可能是由于凸点和基材之间的热-机械不匹配或气泡夹杂可能在回流过程中产生焊料空隙。这两个缺陷被认为是基本的失效机制。应力引起的裂纹通过内部凸点或沿凸点和衬垫界面移动，可能导致电气故障。空洞影响焊料球的疲劳寿命，并可能导致裂纹扩展。这两种失效模式在最近的细沥青封装中变得更加普遍，这种封装往往具有更高的电流密度和相关的更高的工作温度。焊点也容易发生电迁移引起的故障。

包装失效分析成功的关键步骤是对电气测试失败的部件进行故障隔离，这是包装失效分析成功的重要步骤。对于最近的高级封装设计，碰撞更小，互连架构更复杂，故障隔离和物理分析变得更具挑战性。传统的技术，如扫描声显微镜、时域反射仪和热成像，已经证明在隔离碰撞裂纹和空隙的一般附近是有用的，然而，它们通常不能提供足够精确的空间信息来精确指导后续的物理横切。这有时是致命的，如果切错了区域，就没有第二次机会了。此外，物理横截面可以改变或促成缺陷。这导致了对故障真正原因的不确定性。除了具有破坏性外，物理横切还提供了缺陷的不完整的3D信息。

从XRadia VersaXRM

Xradia的VersaXRM线3D x射线显微镜提供了一种独特的非破坏性解决方案，填补了传统故障隔离工具和物理截面之间的分辨率差距。VersaXRM无需任何样品制备，就能在亚微米级对凹凸裂纹和空隙进行高分辨率成像。在许多情况下，可以根据3D x射线显微照片得出失效结论，而不需要破坏性的物理横断面。图1展示了在一个20 x 20毫米的包对包(PoP)组件上发现的缺陷示例，其中在碰撞电路板和碰撞插入器接口之间有一个2µm宽的碰撞裂缝和2-25µm空隙清晰可见。

图1所示。包装上包装(PoP)组件的3D x射线显微图像。(A)三维显微图显示了堆叠包裹的微观结构;(B)在电路板接口附近的凸起处观察到2Ijm裂纹。ST-Ericsson Grenoble失效分析实验室提供;(C)在插入器和顶部包之间的界面发现多个空洞。

图2显示了Xradia系统在大工作距离内保持高分辨率的独特优势，从而实现了高分辨率地形，甚至对于较大的软件包也是如此。对于其他CT系统，分辨率随样本量的增大而减小，因此样本量从源到中心的旋转距离增大。相比之下，独特的建筑Xradia 3D XRM系统在工作距离增加时保持分辨率。

图2。传统microct的分辨率随着样本量的增加而降低。相比之下，Xradia独特的x射线显微镜结构在大的工作距离下保持了高分辨率。

这些信息已经从Xradia提供的材料中获得、审查和改编。欧洲杯足球竞彩

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