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VIC-3D 全場測量系統(tǒng)助力芯片封裝

日期：2025-05-10 04:47
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摘要： VIC-3D 全場測量系統(tǒng)助力芯片封裝 電子封裝是指安裝半導體集成電路芯片用的外殼，它不僅起著安放、固定、密封、保護芯片和增強導熱性能的作用，而且還是溝通芯片內部世界與外部電路的橋梁——芯片上的接點用導線連接到封裝外殼的引腳上，這些引腳又通過印刷電路板上的導線與其他器件建立連接。因此，對于很多集成電路產品而言，封裝技術是非常關鍵的一環(huán)。 隨著5G、物聯(lián)網等概念深入人心，系統(tǒng)級封裝器件的需求急劇上升，帶動各下游應用領域。電子器件是非常復雜的系統(tǒng)，其封裝...

VIC-3D 全場測量系統(tǒng)助力芯片封裝

電子封裝是指安裝半導體集成電路芯片用的外殼，它不僅起著安放、固定、密封、保護芯片和增強導熱性能的作用，而且還是溝通芯片內部世界與外部電路的橋梁——芯片上的接點用導線連接到封裝外殼的引腳上，這些引腳又通過印刷電路板上的導線與其他器件建立連接。因此，對于很多集成電路產品而言，封裝技術是非常關鍵的一環(huán)。


隨著5G、物聯(lián)網等概念深入人心，系統(tǒng)級封裝器件的需求急劇上升，帶動各下游應用領域。電子器件是非常復雜的系統(tǒng)，其封裝過程的缺陷和失效也是非常復雜的。因此，研究封裝缺陷和失效需要對封裝過程進行全場監(jiān)測與分析，這樣才能從多個角度去探究缺陷產生的原因。


VIC-3D 非接觸全場測量系統(tǒng)作為研究電子封裝失效分析的重要測量工具，廣泛應用于電子元器件裝配、引線鍵合、芯片 FCB（倒裝焊） 等電子封裝領域測試分析。


案例一 | 元器件引腳緊固方式和緊固工藝的可靠性及熱效應分析


試驗背景：在電路板裝配重要元器件過程中，緊固順序和扭矩大小的不同都會對元器件，特別是在元器件引腳部位產生裝配應力和變形。由此，產品在使用和長時間工作過程中，元器件引腳因為疲勞或裝配應力、蠕變，造成無法工作。 因此元器件引腳緊固方式和緊固工藝的可靠性及熱效應分析非常重要。 


如下圖所示，在不同扭矩作用下元器件應變分布特性：


▲10NM扭矩*大主應變   ▲未緊固螺栓原器件周圍分布

▲20NM扭矩*大主應變   ▲15NM扭矩*大主應變

▲ 不同緊固順序下元器件應變分布特性


研究內容及關鍵點：

?? 緊固螺栓應變影響范圍：0—8mm ；2mm 處2000個微應變（*大應變），8mm處只有10幾個微應變，應變梯度下降快。普通應變片直接覆蓋了整個階梯下降區(qū)域，無法測量緊固過程中的應變分布變化。


?? VIC-3D 應變云圖可直接作為緊固方式以及緊固工藝選擇依據(jù)；



?? 可通過 VIC-3D 系統(tǒng)獲取的應變和應變速率變化，直接給出故障診斷依據(jù)；



?? 元器件引腳熱效應分析——元器件裝配工藝篩選高加速壽命分析，通過 VIC-3D 測試引腳部位應變集中判斷元器件的熱效應變形分布； 

案例二 | Intel 元器件引腳不同溫度加載測試



試驗背景：電子元器件在使用過程中會出現(xiàn)發(fā)熱，發(fā)熱和冷卻過程可視為熱疲勞過程。不同溫度載荷下元器件展現(xiàn)出不同應變分布特性和位移特性，采用 VIC-3D 系統(tǒng)可直接觀測元器件在不同溫度變化過程中其引腳出現(xiàn)應變集中和失效形式。由于電子元器件在顯微鏡和SEM下，圖像具有很大的光學畸變和失真，對實驗結果產生誤差。VIC-3D 系統(tǒng)磚利的光學畸變校正算法可**解決在顯微鏡和 SEM下圖像的光學畸變和失真。VIC-3D 全場測量系統(tǒng)助力芯片封裝


▲引腳區(qū)域變形測試圖

▲引腳區(qū)域消除光學畸變前后的應變與位移分布云圖



▲引腳區(qū)域消除光學畸變前后應變分布曲線


研究內容及關鍵點：

?? VIC-3D 系統(tǒng)磚利的光學畸變校正算法可**解決在顯微鏡和 SEM 下圖像的光學畸變；

?? VIC-3D 系統(tǒng)可通過應變云圖直接提取溫度疲勞載荷過程中影響區(qū)域的分布特性，作為引線鍵合失效判定依據(jù)；

?? VIC-3D 系統(tǒng)應變分析數(shù)據(jù)結果?，可直接用于不同材料熱膨脹系數(shù)判斷依據(jù)；

?? 可直接測量 PCB 和引腳部位截面熱效應，直接測量熱變形引起的開膠等失效位置和應變梯度；VIC-3D 全場測量系統(tǒng)助力芯片封裝



案例三 | 芯片 FCB （倒裝焊）熱效應分析


試驗背景：樹脂開裂是芯片和基板等電子封裝中常見的失效形式。硅板和基板采用200℃高溫加熱焊接。然而，硅片與有機層壓板之間的熱膨脹系數(shù)(CTE)不匹配導致層壓板中有大量殘余應力。元器件在工作狀態(tài)中會產生熱疲勞，以及芯片和基板長時間工作產生低周疲勞，*終破壞層合板的回路，導致元器件不能正常運行。由此，芯片封裝中硅片、基板以及粘結膠熱膨脹系數(shù)測量，和 FCB 等封裝焊點的應變集中、熱效應測試至關重要。VIC-3D 全場測量系統(tǒng)助力芯片封裝
 
▲元器件熱壓倒裝焊封裝示意圖
▲ 熱壓倒裝焊測量
▲ 倒角位置熱效應分析 

VIC-3D系統(tǒng)在封裝工藝測試應用：可直接測量封裝材料熱膨脹系數(shù)，其測量過程中VIC-3D 光學畸變磚利技術和特有溫度梯度引起光線折射消除方案為測試精度提供**保證。VIC-3D系統(tǒng)可直接測量芯片封裝中，硅片、粘結層以及基板等熱變形效應。測量芯片粘結關鍵位置力學特性，如三點彎測試，斷裂失效應變分布和應變集中位置。VIC-3D 全場測量系統(tǒng)助力芯片封裝

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