發佈日期：2017/9/28
發佈單位：iST宜特
PCB上的IC發生失效，但按壓後卻正常，如何解?
是IC Substrate層有缺陷? 是IC銲錫Crack? 還是打線接合異常?
上述問題，或多或少您都有遇到過，這些問題該如何找出原因，都有一個共通點：
異常點是在IC晶片，或是在IC封裝或上板的交界處；因此必須在不破壞產品的前提下(不破壞命案現場)做檢測。
本月小學堂，要分享一個在宜特非常熱門，用非破壞方式找樣品Defect的設備- 3D X-ray，宜特繼去年引進360度拍攝零死角影像環繞的ZEISS Xradia 520 Versa高解析度3D X-ray，至今一年多的時間，已替客戶解決1023項案件。
以非破壞性 X-ray透視的技術，再搭配光學物鏡提高放大倍率進行實驗檢測，其實驗過程是將待測物體固定後進行360°旋轉，在這過程中收集各個不同角度的2D穿透影像，之後利用電腦運算重構出待測物體影像。
本月小學堂，我們從這1023件3D X-ray案件內，歸納出幾項客戶常見問題。
Q1. 3D X-ray可以檢測那些產品?
除了一般IC、包括3D IC、MEMS，甚至到PCB、PCBA、電池、系統成品，只要尺寸在30公分以內、重量達15公斤以下的產品，都不用破壞分割進行檢測，滿足您的需求。
Q2. 那些材質產品，不適合用3D X-ray進行檢測?
由於X-Ray的物理特性關係，當待測物同時存在高、低密度材料時，此時就不容易觀察待測物裡的低原子序屬性的材料，如矽Si (原子序14)、鋁Al(原子序13)，所以要檢測Silicon Die或鋁線(Al wire)就不適合用3D X-ray。
也就是說，如果已經封裝過的IC，由於裏頭存在高密度材質，包括Substrate、導線架(銅合金)、散熱片等，此時相對屬於低原子序的鋁線，就難以3D X-ray成像。
Q3. 什麼時機點，或異常狀況，適用3D X-ray?
3D X-ray是判斷產品內部缺陷分析有效率且快速的方法，可檢測待測物內部結構及是否有缺陷、空洞(Void)、Crack、Open等異常。詳列如下:
- IC封裝中的缺陷檢驗如:打線的完整性檢驗、電測異常(open/short)、黑膠的裂痕、銀膠及黑膠的氣泡。
- PCB及載板(Substrate)製程中產生的缺陷，如線路製程不良、橋接、開路、電鍍孔製程品質檢驗、多層板各層線路配置分析。
- 電子產品開路(Open)、短路(Short)或不正常連接的缺陷分析。
- 錫球陣列封裝(BGA)及覆晶片封裝(Flip Chip)中錫球的完整性分析，如錫球變形、錫裂、錫球空冷銲、錫球短路、錫球氣泡。
- 密度較高的塑膠材質破裂或金屬材質空洞檢驗。
讓我們一起來看看實際的運用案例吧!
案例一 : 為何PCB上的IC經常會出現失效現象，但按壓後功能測試就正常?
針對此現象我們先對上板IC進行溫度循環測試(TCT, Temperature Cycling Test) 的無鉛銲點驗證，直到電測到高阻時，再進行非破壞3D X-Ray失效分析，發現原來是錫球(Solder Ball)有損毀(Crack)現象。
Solder Ball Crack
案例二 : 為何大尺寸的IC上板SMT(表面黏著)後，卻無法正常運行?
由於大尺寸IC上到PCB板後，容易發生翹曲(Warpage) 現象，因此，利用3D X-ray觀察到，Warpage使得錫球(Solder Ball)有空焊(Open)或枕頭效應(Head-in-pillow, HIP)情形。
PCB Warpage & HIP
枕頭效應 (head-in-pillow, HIP)立體圖
案例三 : IC Substrate層有缺陷、是Crack還是Open?
PCB 或IC Substrate載板內層線路之通孔(via)發生異常，藉由3D X-Ray清楚看見是Via有破裂(Crack)現象。
內層通孔(via) Crack
本文與各位長久以來支持宜特的您，分享檢測驗證經驗，若您有樣品異常現象需要判斷檢測，或是對相關知識想要更進一步了解細節，不要猶豫，歡迎洽03-579-9909分機6571陳小姐(Rita)或分機6566張先生(Vick) │ Email: web_nde@istgroup.com。