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毋須破壞分割樣品 3D X-ray檢測內部異常更精確

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360O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。 3D X-ray檢測試驗 毋須破壞分割 3D X-ray可以檢測哪些產品呢?以宜特科技為例,從2017年開始,使客戶執行3D X-ray檢測的上千件產品,除了一般IC外、包括3D IC、MEMS,甚至到PCB、PCBA、鋰電池/塑膠製品、系統成品,都不用破壞分割進行檢測。 至於那些材質產品,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。 3D X-ray檢測內部缺陷 快速又有效 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。 檢測鋰電池內部異常 3D X-ray可在不破壞產品並且清楚觀察到電池內部的異常。常見的鋰電池設計包含正極板、負極板、電解液及隔離膜。組裝方式是先將正負極板與隔離膜疊放或繞捲於罐體中,再注入電解液。隔離膜主要的功能為避免兩極接觸並確保離子可以在其中傳遞。雖然隔離膜與電化學反應沒有關係,但結構及性質均會影響到鋰電池的效能。 藉由3D X-ray的檢測,宜特科技提供的本案例觀察到鋰電池(參見圖1、2)極板產生裂縫(Crack)並且有發現異物(Particle)。 圖1 電池內部正負極板彎曲導致裂縫(Crack),並且在極板與隔離膜之間發現異物存在(Particle)。 圖2 電池內部3D影像,內部發現極板產生裂縫(Crack)且發現異物(Particle)。 觀察工程塑膠製品內部結構 工程塑膠(Engineering Plastics)泛指為機械工程材料所使用作為機械結構的塑膠(如PC、PMMA、ABS、POM、PBT、TPU),本文案例為醫療用精密塑膠射出成型產品,為符合醫療高溫殺菌且不會變形的需求,故選用耐高溫、尺寸穩定性較高的PSU,藉由3D X-ray,觀察出塑膠成品內部結構及裂縫(Crack)、空洞(Voids)等缺陷。 觀察消費類電子裝置光學鏡頭內部結構 3D X-ray也可用於光學鏡頭檢測。目前消費型電子產品搭載的光學鏡頭(Optical Lens)大致分為玻璃(Glass)鏡片與塑膠(PC、PMMA)鏡片兩種材質,每顆光學鏡頭依設計約有5~6片鏡片組成,從初期光學設計、模具的精準度到鏡頭的組裝,每個環節都很重要,組裝時每個鏡片有無傾斜、光軸心對焦是否精準、符合設定的調制轉換函數(MTF)。模組廠在組裝過程由於技術門檻及複雜度甚高,稍有不慎將導致良率降低。為此廠商須在組裝過程中,進行內部結構觀察,本文提供的案例為利用3D X-ray,在鏡頭組裝完成後,輕易的觀察到內部鏡片結構。從圖3可觀察各鏡片與鏡群之間組裝過程是否有瑕疵。 圖3 光學鏡頭內部由5片鏡片組成,組裝過程需確認每個鏡片之間有無傾斜,光軸是否精準。3D影像可清楚觀察內部結構。 觀察PCBA內部異常 印刷電路板(Printed Circuit Board, PCB)產業不斷成長,各種家用電器對於在材料、層數、精密度與BLR(Board Level...
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蔡司推出全新高解析3D X-ray成像解決方案

蔡司發表高解析度3D X光(X-ray)成像解決方案新品,支援2.5/3D及扇出型晶圓級封裝(Fan-Out Wafer Level Package, FOWLP)等各種先進半導體封裝的失效分析(FA)。蔡司新推出的系統包含分別支援次微米與奈米級封裝失效分析的「Xradia 600 Versa系列」、「Xradia 800 Ultra X-ray顯微鏡(XRM)」及新款「Xradia Context microCT」。隨著新產品的推出,蔡司既有的產品系列也更加完整,能為半導體產業提供陣容最完備的3D X-ray成像技術。 蔡司製程控制解決方案(PCS)暨蔡司半導體(Carl Zeiss SMT)總裁Raj Jammy表示,170年來,蔡司持續拓展科學研究並開發先進的成像技術,以促成嶄新的工業應用與技術創新。現今半導體產業的封裝與元件體積持續縮小,因此新的成像解決方案必須迅速辨識出失效的元件區域以達到更高的封裝良率。 隨著半導體產業逐漸逼近CMOS微小化的極限,半導體封裝必須協助彌補效能上的落差。為持續生產體積不斷縮小且速度更快的元件,並滿足更低功耗的需求,半導體業界透過3D晶片堆疊及其他新穎的封裝規格,發展出創新的封裝方法。然而,這也衍生出日趨複雜的封裝架構、新的製程挑戰以及日漸升高的封裝失效風險。此外,由於失效的位置通常深藏在複雜的3D結構內部,傳統的視覺化失效定位方法已逐漸失去效益,因此新的檢測方式必須能有效辨識並判定這些先進封裝失效的原因。 為因應這些需求,蔡司開發出全新的3D X-ray成像解決方案,能針對埋藏在完整的先進封裝3D架構中的電路板與其缺陷,呈現次微米與奈米級的3D影像。此解決方案是透過旋轉樣本,以不同的角度拍攝一連串2D X-ray平面影像,再運用精密的數學模型與演算法建構出3D立體圖像。3D立體圖可從任何角度切分成數量無上限的虛擬橫切面視圖,在進行物理失效分析(PFA)之前提供失效位置的寶貴資訊。蔡司所提供的次微米與奈米級結合的XRM解決方案能提供獨特的FA工作流程並大幅提高其成功率。此外,蔡司新推出的Xradia Context microCT運用投影式幾何放大倍率(Geometric magnification),在大視野下提供高對比與高解析度的顯像能力,而且能升級至Xradia Versa。
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