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芯片元器件失效分析的切片技术,您了解多少?

日期:2024-09-18 18:00:00
切片的需求与必要性!

半导体芯片器件的失效分析和微结构观察,横截面切片可提供有关器件的大量信息,例如各层厚度、 层结构、层中各种晶体的晶粒大小以及是否存在空隙,分层及缺陷。应用阶段从IC的单一晶体管结构(transistor)、芯片金属接线(inter-connection)、封装打线(wire bonding)/锡球接合结构(solder joint)到PCB的翘曲(bending)异常现象。

 

切片处理的最佳境界是快、准、宽、亮。

 

快即是从试样制备到观察所需的时间要短;准则是可达成切片目标点的最小尺寸;宽是说所需要观察的面积要大;亮就是所呈现横截面的表面干净等级。所以针对尺寸非常小的目标点(如数纳米的制程缺陷)或大面积范围的结构(如数百微米的硅穿孔)就必须有不同的切片方式以求快、准、宽、亮四个主要需求。

1.切片分析及其应用  

 

切片,又名切片技术或金相切片、微切片(英文名:Cross-section,X-section),是一种观察样品截面结构情况最常用的制样分析手段。切片分析技术在PCB/PCBA、零部件等制造行业中是最常见的也是重要的分析方法之一,通常被用于电路板品质好坏的检测、PCBA焊接质量的分析、失效原因的判断、评估及制程的改进,以及作为客观检查、研究,解决方案寻求的根据。多应用于应用领域电子行业、金属/塑料/陶瓷制品业、汽车零部件及配件制造业、通信设备、科研等。

2.金相切片分析步骤

 

切片后的样品常用立体显微镜或者金相测量显微镜观察。
切片后的样品可以用于SEM/EDS扫描电镜与能谱观察形貌与分析成分。
做完无损检测如x-ray,SAM的样品所发现的疑似异常开裂、异物嵌入等情况,可以用切片的方法来观察验证。
切片后的样品可以与FIB联用,做更细微的显微切口观察。

3.切片方法分类

 

一般的微切片方法可分成纵切片(沿垂直于板面的方向切开)和水平切片(沿平行于板面的方向切开),除此之外也有切孔和斜切片方法。

 

切片分析是对样品进行破坏性试验的技术手段,是电子制造行业中最常见的也是最重要的分析方法之一,前期切片样品制备质量的好坏将直接影响失效部位观察、分析的准确性。

 

芯片切片分析案例

 

案例:

      产品为PCB板,主要检查电子组件、电路板焊接质量,材料内部结构缺陷:尺寸、面积、占比测试等。

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