“PCB上的IC发生失效，但按压后却正常，如何解?

是IC Substrate层有缺陷? 是IC焊锡Crack? 还是打线接合异常?

    上述问题，或多或少您都有遇到过，这些问题该如何找出原因，都有一个共通点：

    异常点是在IC芯片，或是在IC封装或上板的交界处；因此必须在不破坏产品的前提下(不破坏命案现场)做检测。

本月小学堂，要分享一个在宜特非常热门，用非破坏方式找Defect的设备- 3D X-ray，宜特继去年引进360度拍摄零死角影像环绕的ZEISS Xradia 520 Versa高分辨率3D X-ray，至今一年多的时间，已替客户解决1023项案件。

本月小学堂，我们从这1023件3D X-ray案件内，归纳出几项客户常见问题。

Q1: 3D X-ray可以检测那些产品?

     除了一般IC、包括3D IC、MEMS，甚至到PCB、PCBA、电池、系统成品，只要尺寸在30公分以内、重量达15公斤以下的产品，都不用破坏分割进行检测，满足您的需求。

Q2: 那些材质产品，不适合用3D X-ray进行检测?

     由于X-Ray的物理特性关系，当待测物同时存在高、低密度材料时，此时就不容易观察待测物里的低原子序属性的材料，如硅Si (原子序14)、铝Al(原子序13)，所以要检测Silicon Die或铝线(Al wire)就不适合用3D X-ray。

也就是说，如果已经封装过的IC，由于里头存在高密度材质，包括Substrate、导线架(铜合金)、散热片等，此时相对属于低原子序的铝线，就难以3D X-ray成像。

Q3: 什么时机点，或异常状况，适用3D X-ray?

     3D X-ray是判断产品内部缺陷分析有效率且快速的方法，可检测待测物内部结构及是否有缺陷、空洞(Void)、Crack、Open等异常。详列如下:

•  IC封装中的缺陷检验如:打线的完整性检验、电测异常(open/short)、黑胶的裂痕、银胶及黑胶的气泡。

•  PCB及载板(Substrate)制程中产生的缺陷，如线路制程不良、桥接、开路、电镀孔制程质量检验、多层板各层线路配置分析。

•  电子产品开路(Open)、短路(Short)或不正常连接的缺陷分析。

•  锡球数组封装(BGA)及覆芯片封装(Flip Chip)中锡球的完整性分析，如锡球变形、锡裂、锡球空冷焊、锡球短路、锡球气泡。

•  密度较高的塑料材质破裂或金属材质空洞检验。

让我们一起来看看实际的运用案例吧!

案例一: 为何PCB上的IC经常会出现失效现象，但按压后功能测试就正常?

     针对此现象我们先对上板IC进行温度循环测试(TCT, Temperature Cycling Test) 的无铅焊点验证，直到电测到高阻时，再进行非破坏3D X-Ray失效分析，发现原来是锡球(Solder Ball)有损毁(Crack)现象。

                                                                            Solder Ball Crack

案例二: 为何大尺寸的IC上板SMT(表面黏着)后，却无法正常运行?

      由于大尺寸IC上到PCB板后，容易发生翘曲(Warpage) 现象，因此，利用3D X-ray观察到，Warpage使得锡球(Solder Ball)有空焊(Open)或枕头效应(Head-in-pillow, HIP)情形。

                                       PCB Warpage & HIP                                    枕头效应 (head-in-pillow, HIP)立体图

案例三: IC Substrate层有缺陷、是Crack还是Open?

      PCB 或IC Substrate载板内层线路之通孔(via)发生异常，藉由3D X-Ray清楚看见是Via有破裂(Crack)现象。

                                                                              内层通孔(via) Crack