超声扫描显微镜检查在倒装器件检测中的应用

随着倒装器件在型号产品中使用越来越广泛,倒装器件在使用过程中也暴露出一些问题,如底充胶分层、焊点空洞以及裂纹等,这些缺陷均能导致倒装器件失效。总结了几种倒装器件超声扫描的缺陷,重点对底充胶以及焊点进行分析。同时,论述了倒装器件超声检测中内部界面缺陷的辨别以及原理。

倒装器件用的硅接触技术

本文提出新的硅接触技术用来试验不同的倒装封装和芯片尺度封装。基本的硅接触技术由腐蚀进入硅基板的方形微加工槽口组成。槽口的尺寸和阵列反映封装的焊料凸点的结构和布局。因此焊料凸点紧挨靠在这些导电的槽口,以便进行测试和老化。通过与周边的金属互连实现电连接。槽孔能用不同方法形成,只要满足公差,封装凸点的其它机械性能、材料和电需求。随着凸点的尺寸和节距减小,槽口可以改变比例缩小尺寸,以便适应新的尺寸要求。这个新的接触技术比起其它标准接触技术有许多优点。

底充胶固化工艺对低k倒装焊器件可靠性的影响

利用四点弯曲实验测试了一组芯片(30片)的强度,使用威布尔统计模型描述了芯片失效率的分布,预测了在后续热循环过程中芯片的失效概率。通过有限元软件研究了底充胶固化工艺对芯片上方垂直开裂应力、焊点等效塑性应变及低k层最大等效应力的影响。结果表明:与未经固化的相比,底充胶固化工艺使得芯片的失效率从0.08%增大到0.37%,焊点的等效塑性应变增大约7倍,低k层的最大等效应力增大约18%。

倒装焊器件返修工艺

在焊接过程中,返修工作始终是其必不可少的一个组成部分。根据多年来SMT生产实践经验,针对目前倒装焊器件的种类,简单介绍了FC器件焊接故障定位的三种方式及加热焊接设备再流焊炉、返修台、热风枪的选用原则,详细介绍了倒装焊器件重新加热、拆植焊、拆焊、特殊返修四种返修工艺方法,可供有关人员参考。

倒装焊器件中Cu/low-k结构热可靠性分析

利用有限元软件建立了倒装焊器件的整体模型和Cu/low-k结构的子模型,分析了在固化工艺及后续热循环条件下Cu/low-k结构的热机械可靠性。结果表明:在金属互连线与低电介质材料的交界处容易产生可靠性问题,采用low-k材料及铜互连线时均增大了两者所受最大等效应力,另外,通孔宽度对low-k及铜线的热应力影响并不明显。

塑封倒装焊器件DPA试验流程研究

倒装焊器件与常规的引线键合结构不同,现行的DPA标准不能完全适用于倒装焊结构。结合现有标准和倒装焊器件结构特点,以某塑封倒装焊集成电路器件为例,提出一套经过试验验证的、实用性强的倒装焊器件DPA试验流程。在原来标准的基础上提出了对BGA焊球材料成分分析、底充胶检查的超声扫描要求、芯片凸点结构检查等一些新的DPA要求。BGA焊球材料成分分析是使用能谱分析实现的,而芯片凸点结构检查则是通过对器件进行研磨开封实现的。经过试验验证,该流程方案可用于倒装焊集成电路器件的实际DPA工作。

倒装焊器件尺寸参数对低k层及焊点的影响

当前,集成电路制造中低k介质与铜互连集成工艺的引入已经成为一种趋势,因此分析封装器件中低k结构的可靠性是很有必要的。利用有限元软件分析了倒装焊器件的尺寸参数对低k层及焊点的影响。结果表明:减薄芯片,减小PI层厚度,增加焊点高度,增加焊盘高度,减小基板厚度能够缓解低k层上的最大等效应力;而减薄芯片,增加PI层厚度,增加焊点高度,减小焊盘高度,减小基板厚度能够降低焊点的等效塑性应变。

倒装焊封装器件热仿真校准技术研究

倒装焊封装器件的热仿真对产品的散热评估与缩短产品设计周期具有重要的意义。针对倒装焊器件热仿真与实际热阻测试结果存在误差的情况,对误差来源进行了分析;同时,提出了一种根据热阻测试结果校准热仿真的方法。利用结壳热阻测试倒装焊封装器件,分步校准芯片衬底、导热胶、Bump和底填料等材料参数,以此来提高仿真结果的可信性与准确性。

FCOB器件在热循环载荷下的界面层裂研究

界面层裂是塑封半导体器件的主要失效模式之一。采用通用有限元软件MSC.MARC,研究了FCOB(基板倒装焊)器件在热循环(–55^+125℃)载荷作用下,底充胶与芯片界面的层裂问题。结果表明:底充胶与芯片界面最易出现分层,分层扩展的位置都在该界面的边缘拐角处;如果分层导致底充胶开裂,开裂的方向大约是35°。

高密度陶瓷倒装焊封装可靠性试验开路后的失效定位

陶瓷材料具有优良的综合特性,被广泛应用于高可靠微电子封装。陶瓷倒装焊封装的特殊结构使得对其进行失效分析相较其他传统封装形式更为困难。针对一款在可靠性试验中发生开路的高密度陶瓷倒装焊封装器件,制定了一套从非破坏性到破坏性的试验方案对其进行分析。通过时域反射计(TDR)测试排除了基板内部失效的可能性,通过X射线(X-ray)检测、超声扫描显微镜(SAM)和光学显微分析初步断定失效位置,并最终通过扫描电子显微镜和X射线能谱仪实现了对该器件的准确的失效定位,确定失效位置为基板端镀Ni层。该失效分析方法对其他陶瓷倒装焊封装的失效检测及分析有一定的借鉴意义。

Cu基底表面氧化对倒装焊的影响

研究了基底Cu焊盘表面发生氧化对倒装芯片回流焊的影响,分别采用未发生氧化的Cu基底和在200℃空气中加热5 h后引入氧化层的基底样片进行试验,对回流焊接试验后的样片截面形貌进行扫描电子显微镜测试,分析测试结果发现：当温度高于228℃时正常Cu基底上的焊球熔化后沿焊盘延伸并溢出焊盘表面,而引入氧化层基底上的焊球没有溢出焊盘表面.研究表明：焊料在Cu氧化基底上的延伸速率低于其在正常Cu基底上的延伸速率,进一步说明焊料在Cu氧化基底上的表面张力比正常Cu基底大,可以承受更大的外力作用.