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半導(dǎo)體塑封、粘片與焊接缺陷檢測用超聲掃描顯微鏡2020-11-23

超聲掃描顯微鏡（以下簡稱“C-SAM設(shè)備”）是半導(dǎo)體封裝制造行業(yè)常用的質(zhì)量檢測與失效分析儀器，對于檢測封裝制造過程中的多種常見缺陷具有獨(dú)特的效果。

我們整理出了一些典型的缺陷形式和超聲檢測圖像，供大家參考。以下所有超聲檢測圖像均來自于上海思為儀器制造有限公司（以下簡稱"思為儀器”）的超聲掃描顯微鏡。

一、塑封分層、空洞缺陷的超聲檢測

塑料封裝與引線框架分層（脫粘）是封裝制造過程中常見的缺陷類型。該缺陷的存在，造成塑封無法保護(hù)芯片工作，水汽容易侵入，嚴(yán)重影響器件的壽命和可靠性。只有使用超聲檢測方法，才能檢查該缺陷是否存在。

圖1 TO-252封裝的塑封分層超聲掃描圖像

圖2 TO-220 注塑工藝異常造成的分層缺陷

圖3 塑封料內(nèi)部的空洞缺陷

二、半導(dǎo)體裝片/粘片缺陷的超聲檢測

裝裝片/粘片工序是封裝制造過程的關(guān)鍵工序，裝片/粘片過程中存在的空洞會造成器件在使用過程中散熱能力不足，影響使用壽命和可靠性。使用超聲檢測方法，可以快速地識別裝片/粘片空洞缺陷。

圖4 分立器件芯片粘片空洞超聲掃描圖像

圖5 IGBT模組斷層掃描圖像

三、半導(dǎo)體焊接缺陷的超聲檢測

焊接過程會產(chǎn)生氣泡和空洞，會造成器件在使用過程中散熱能力不足，影響使用壽命和可靠性。使用超聲檢測方法，可以快速地識別焊接空洞缺陷。

圖6 分立器件熱沉焊接空洞超聲掃描圖像

圖7 晶閘管焊接缺陷超聲掃描圖像

綜上，造成上述缺陷的原因包括模具損壞、材料失配、設(shè)備異常等。因此，在各工藝環(huán)節(jié)中的合適位置加入超聲檢測環(huán)節(jié)，將有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性。

四、思為儀器的 C-SAM設(shè)備

目前，行業(yè)內(nèi)使用的超聲掃描顯微鏡，基本上被美、日、德品牌壟斷。思為儀器團(tuán)隊(duì)從2012年開始模仿國際先進(jìn)的超聲掃描顯微鏡設(shè)備。在消化吸收國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行相關(guān)原理創(chuàng)新，建立了各模塊子系統(tǒng)供應(yīng)鏈。根據(jù)國內(nèi)市場的特點(diǎn)，逐步建立從低頻到高頻、從低速到高速、從微型到大型的健全產(chǎn)品系列。

近日，思為儀器團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出“YTS500超聲掃描顯微鏡”產(chǎn)品，具有掃描速度快、體積小、重量輕、操作便捷等特點(diǎn)，整機(jī)僅為進(jìn)口產(chǎn)品的三分之一左右。該產(chǎn)品更加適合集成電路、分立器件產(chǎn)線需求，將超聲掃描顯微鏡從分析科學(xué)領(lǐng)域進(jìn)一步推廣至制程管控檢測領(lǐng)域。

“舊時王謝堂前燕，飛入尋常百姓家”，思為儀器將持續(xù)致力于超聲掃描顯微鏡的普及化和國產(chǎn)化。

YTS500 一體式超聲掃描顯微鏡

ZMS400 桌面式超聲掃描顯微鏡

GSS300 高速型超聲掃描顯微鏡

DXS200 大尺寸超聲掃描顯微鏡

YTS100 一體式超聲掃描顯微鏡

★思為儀器C-SAM設(shè)備的應(yīng)用場景 ★

01	用于裝片的每批的首件檢驗(yàn)焊料空洞率
02	用于每隔一小時檢測裝片空洞率，確保工藝穩(wěn)定
03	用于檢測塑封的每批首件檢驗(yàn)分層和空洞
04	用于塑封每隔一小時檢測分層和空洞，確保工藝穩(wěn)定
05	采購的每批塑封料要檢測分層和空洞
06	用于顧客投訴時失效分析
07	用于合格率低時，進(jìn)行分析