x-ray在芯片失效分析中的应用

原创 芯片失效分析 半导体工程师 2024年11月09日 08:10 北京

X-ray 在芯片失效分析中的应用广泛，主要体现在以下几个方面：

检测封装缺陷：

焊点异常检测：可以精准地检测出芯片封装内部焊点的问题，如虚焊、冷焊、焊锡球的大小及形状异常等。虚焊会导致芯片引脚与电路板之间的连接不牢固，信号传输中断，X-ray 能够清晰呈现出焊点处的焊接状况，帮助分析人员快速定位这类焊接缺陷。例如，在一些大规模集成电路的生产中，X-ray 检测能够有效筛查出虚焊的芯片，提高产品的良率。

线路布局问题排查：能够检测出封装内部线路的位置、长度、宽度是否符合设计要求，线路之间是否存在短路或断路等异常情况。对于多层线路板的芯片封装，内部线路结构复杂，X-ray 可以穿透多层结构，直观地展示线路的布局和连接情况，及时发现线路设计或加工过程中产生的问题。

封装材料缺陷检查：可以检测封装材料内部的气泡、裂缝、分层等缺陷。这些缺陷可能会影响芯片的密封性和机械强度，导致芯片在后续的使用过程中受到外界环境的影响而失效。例如，封装材料中的气泡可能会在温度变化或外力作用下膨胀，破坏芯片的封装结构，使芯片暴露在外界环境中，引发芯片失效。

观察内部结构异常：

芯片内部裂纹检测：芯片在生产、运输或使用过程中可能会受到应力作用，导致内部产生裂纹。这些裂纹可能会影响芯片的性能和可靠性，甚至导致芯片完全失效。X-ray 能够穿透芯片的外壳和封装材料，检测到芯片内部的裂纹，帮助分析人员确定裂纹的位置、大小和方向，为后续的修复或改进提供依据。

芯片内部异物检测：在芯片的生产过程中，可能会有一些微小的异物进入芯片内部，如灰尘、金属颗粒等。这些异物可能会导致芯片的短路、断路或其他性能问题。X-ray 可以检测到芯片内部的异物，帮助分析人员确定异物的位置和性质，以便采取相应的措施进行清除或改进生产工艺。

晶粒尺寸和位置检测：芯片中的晶粒是芯片的核心部件，其尺寸和位置的准确性对芯片的性能和可靠性有着重要的影响。X-ray 可以检测晶粒的尺寸和位置是否符合设计要求，帮助分析人员发现晶粒尺寸偏差或位置偏移等问题，为芯片的设计和生产提供改进的方向。

邦定线异常检测：邦定线是连接芯片和封装引脚的重要部件，其质量和连接情况直接影响芯片的信号传输。X-ray 可以检测邦定线的连接是否牢固、位置是否正确、是否存在断线或短路等问题，帮助分析人员快速定位邦定线的异常情况。

分析芯片的装配问题：可以检查芯片在封装过程中的装配情况，如芯片与封装底座的对准精度、芯片在封装体内的位置偏移等。这些装配问题可能会导致芯片的引脚连接不良、信号传输受阻，从而影响芯片的性能。通过 X-ray 检测，能够及时发现装配过程中的问题，为优化装配工艺提供依据。