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快速准确地测量IC(Integrated Circuit)的方法

快速准确地测量IC(Integrated Circuit)的方法

随着第5代移动通信系统(5G)的普及,半导体工件的精细化、高度集成化不断发展,对产品的检测分析需求也越来越高。新款“VK-X系列”除了重复测量、注册同一样品内的多个部位进行自动测量的示教批量分析外,还可以创建模板进行OK/NG判断。下面将介绍激光显微镜检测案例较多的BGA、引线接合、接触探针等技术信息及检测用途案例。

IC封装的代表性种类

随着IC的集成度的增加,表面贴装型逐渐成为主流。另外,在集成度高的IC中,使用了矩阵型(BGA型)的封装。 LSI是Large Scale Integration(大规模集成电路)的略称,基本上与IC(Integrated Circuit)的使用意义相同。

插入型封装

SIP(Single Inline Package)

向印刷电路板中插入类型的封装。引线在封装的长边侧排成一列。

DIP (Dual Inline Package)

向印刷电路板中插入类型的封装。引线从封装的长边的两侧向下方延展。

表面贴装型引线类型封装

SOP(Small Outline Package)

属于表面贴装型封装的一种,引线从封装的两侧延展,前端向外侧类似鸥翼(Gull Wing)那样扩展。

SOJ (Small Outline J-leaded package)

属于表面贴装型封装的一种,引线从封装的两侧延展,前端类似围住封装主体那样向内侧弯曲的类型。从旁边看起时,引线呈“J”的形状。

QFP(Quad Flat Package)

属于表面贴装型封装的一种,引线从封装的4个方向延展,前端向外侧类似鸥翼(Gull Wing)那样扩展。

QFJ(Quad Flat J-leaded package)

属于表面贴装型封装的一种,引线从封装的4个方向延展,前端类似围住封装主体那样向内侧弯曲的类型。
从旁边看起时,引线呈“J”的形状。

表面贴装型无引线式封装

SON(Small Outline Non-leaded package)

属于表面贴装型封装的一种,没有引线,取代引线,作为连接用端子而备有电极衬垫。SON是2方向类型,属于低引脚数用的封装。

QFN(Quad Flat Non-leaded package)

属于表面贴装型封装的一种,没有引线,取代引线,作为连接用端子而备有电极衬垫。QFN是4方向类型的封装。

表面贴装型矩阵式封装

BGA (Ball Grid Array)

在封装底面按照阵列状排列的焊球,以此作为端子而使用。

PGA(Pin Grid Array)

在封装底面按照阵列状排列的引脚,以此作为端子而使用。

LGA(Land Grid Array)

在封装底面按照阵列状排列了铜等的电极衬垫,以此作为端子而使用。

贴装IC芯片的代表性接合方法

引线接合

通过金、铝、铜等细线连接半导体芯片的电极部和引线框以及印刷电路板上导体的方法。

倒装芯片接合

直接将IC芯片连接到印刷电路板上的方法,被称为FCBGA(Flip Chip-BGA)。在IC芯片的电极部分形成焊点后,与印刷电路板侧的电极相连接。与引线接合相比,能够做到省空间。

A
IC芯片
B
倒装(正面朝下)

倒装芯片接合的焊点形成方法的种类

焊球搭配法
将事先成型的球状焊球配置到电极上,通过回流焊形成焊点。与锡膏印刷法相比可提升焊点,对焊球的尺寸进行一定管理,能够抑制焊点高度的不均。
锡膏印刷法
将焊膏印刷到电极上,通过回流焊形成焊点。生产能力高,但是难以抑制高度的不均。
镀层法
通过电解镀层形成焊点。能够形成细微的焊点,但是生产能力低。

引线接合的流程

  1. 将金线穿过被称为毛细管的、如同注射器那样的圆筒后使用。用高电压对引线前端进行火花放电使其变圆,然后将这个部分与想要黏结的电极相接合。我们将这个称为Ball Bonding或1st Bonding。接合通过来自毛细管的负载和超声波以及接合工作台的热量进行。

  2. 在完成1st Bonding后移动到2nd Bonding地点之际,连续放出接合线,通过毛细管的动作在接合线上形成环形。

  3. 在与引线电极的连接下,不形成焊球而通过毛细管挤压引线后接合。我们将这个接合称为Stitch Bonding或2nd Bonding。

  4. 关闭引线夹具,夹住金线并固定,抬起毛细管后切断引线。

毛细管前端部的名称

1st Bonding
A
毛细管
B
接合部
2nd Bonding
A
毛细管
B
接合部
A
圆形角
B
面角
C
倒角
D
倒角直径
E
焊球直径
F
前端直径

引线接合检测案例

接合线的3D图像
接合线的示教自动测量
即使目标物位置偏移,也可自动补正位置,并进行自动测量。
毛细管前端粗糙度测量(多重分析)
使用批量分析功能,能够实现检测的高效化。

IC检测案例

端子的平整度测量
BGA的形状测量
BGA的表面粗糙度比较
凸块的外径与高度测量
IC封装的多线粗糙度测量
使用启发功能明确在入库检查中应使用的粗糙度参数。
光阻剂膜的厚度测量
电极的高度测量
智能手机印刷电路板的图案测量
载带的形状测量
可通过批量分析进行自动测量。

电气检测方法

介绍电子部件的代表性电气检测方法。不仅能够进行一般的OPEN(断路)/SHORT(短路),还可以进行通流电流或高频测量等。

探针卡

在LSI(半导体集成电路)制造(前工序)的晶圆检测工序中,用于形成于硅晶圆上的LSI芯片的电气检测的夹具。

接触探针

用于检测各种电子部件的夹具。检测对象多种多样,包括半导体、液晶面板、原始印刷电路板、封装印刷电路板、连接器、电容器、传感器等。

探针卡的种类

垂直型探针卡

在印刷电路板上安装有对探针进行垂直固定的块体的探针卡。

【优点】
探针的排列自由(呈格子状,面向多个测量)
便于维护(可只更换1根)
凹痕较小
不损伤焊料
【缺点】
价格昂贵
铝焊盘不易操作
悬臂型探针卡

直接将钨等材料的针固定在印刷电路板上的探针卡。

【优点】
价格便宜
相比垂直型,能够具有更小的间距
铝焊盘易操作
【缺点】
引脚的布局受限制
维护困难(需要进行高度调整或修理)
凹痕较大

接触探针的构造与前端形状

由柱塞、圆筒和弹簧构成,嵌入树脂夹具使用。

A
接触探针
a
圆筒
b
弹簧
c
柱塞
B
检测对象
圆角

用于柔性线路板等,不希望损伤电极的情况。

主要用于印刷电路板的焊盘等。

平板及倒圆锥体

平板用于不想划伤电极,想要采取面接触方式的情形。倒圆锥体在收容端子等时使用。

三角锥体

用于印刷电路板的通孔等。

冠体

用于想要多点接触时、想要收容封装部件的引线时。

接触探针检测案例

探针痕的深度测量
探针的前端磨损测量