后摩爾時(shí)代，晶體管大小正不斷逼近原子的物理體積極限，5G、自動(dòng)駕駛、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用正快速發(fā)展，要求芯片尺寸更小，功耗更低，性能更強(qiáng)，這勢(shì)必導(dǎo)致封裝工藝越來越復(fù)雜，芯片可靠性下降容易失效，良率下降?？蓮膬煞矫娼鉀Q，一種是芯片材料采用SiC等材料，另一種是芯片封裝工藝。短期能順應(yīng)芯片發(fā)展趨勢(shì)的方法主要是芯片封裝工藝，比如目前主流的面積陣列封裝，以及堆疊式封裝，即3D封裝。
一、IGBT模塊封裝失效原因
多芯片堆疊使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)越復(fù)雜。例如，一個(gè)模組中包含有多個(gè)芯片、多個(gè)線路以及多個(gè)焊點(diǎn)，其中一個(gè)環(huán)節(jié)的失效，可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)模組的品控問題。由于IGBT成本較高，失效產(chǎn)品流到終端所造成的代價(jià)很大。
模塊失效的位置通常深藏在復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的視覺化難以檢測(cè)，所以新的檢測(cè)方式必須有效識(shí)別、并判定先進(jìn)封裝失效的原因。封裝級(jí)失效分兩類：
1、鍵合線失效：線弧高/低、斷線、少線、多線等問題；
2、焊接層失效：空洞、裂痕、假焊、虛焊等。
二、X光在線全檢是行業(yè)趨勢(shì)
針對(duì)行業(yè)痛點(diǎn)，正業(yè)科技提供X射線解決方案。X射線檢查機(jī)成像系統(tǒng)由X射線源、探測(cè)器組成，X射線穿透樣品，在探測(cè)器上得到樣品放大的投影圖像。通過X射線能夠穿透封裝過的半導(dǎo)體器件，檢測(cè)IGBT內(nèi)部結(jié)構(gòu)，排查鍵合線和焊接層，為流入市場(chǎng)的芯片增加了一重可靠性保障。?
檢測(cè)一般分兩種，一種是可見光檢測(cè)，即AOI；另一種就是X光檢測(cè)，X射線可以穿透檢測(cè)封裝模塊產(chǎn)品內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部焊點(diǎn)焊接質(zhì)量的檢測(cè)。正業(yè)科技的X射線檢測(cè)方案在IGBT模塊上主要解決線路和焊接層的檢測(cè)。
此外，市面上大部分的X射線檢測(cè)機(jī)以離線為主，正業(yè)科技的優(yōu)勢(shì)在于可以實(shí)現(xiàn)在線全景檢測(cè)。
1、人工抽檢難的問題。離線機(jī)是通過人工檢查產(chǎn)品的缺陷，效率低，且容易誤判漏判，在線全檢通過提前編程定義檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化檢測(cè)。
2、產(chǎn)品成本高的問題。在線全檢可以降低誤判率，減少浪費(fèi)，也能間接減少成本。
3、提高安全系數(shù)。IGBT模組的焊接層有三層，本身焊接難度高，檢測(cè)難度大，需要提高檢測(cè)效率，減少不良品流入下游所造成的安全隱患和產(chǎn)品功能問題。
三、正業(yè)科技的IGBT X射線檢測(cè)方案
正業(yè)科技針對(duì)IGBT行業(yè)提供四種機(jī)型。
1、XG5500功率器件-焊接缺陷
XG5500設(shè)備主要檢測(cè)功率器件的焊接缺陷，采用2D/2.5D在線全檢方式，一般用于產(chǎn)品生產(chǎn)工序段，可應(yīng)用于工業(yè)級(jí)、消費(fèi)級(jí)、車規(guī)級(jí)IGBT模組，通過在線全檢方式檢測(cè)焊接點(diǎn)缺陷，對(duì)不符合檢測(cè)項(xiàng)的不良品進(jìn)行NG挑選，防止不良品流入下游終端。
①陶瓷基材需要檢測(cè)白色陶瓷內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否有氣泡；
②鍵合線焊接需要檢測(cè)焊點(diǎn)氣泡；
③芯片貼合一般用燒結(jié)銀膏，也會(huì)有概率產(chǎn)生氣泡。
檢測(cè)IGBT芯片與基板間氣泡，在線檢測(cè)時(shí)，可以設(shè)置合格參數(shù)，通過算法計(jì)算出氣泡比判定否合格，提高檢測(cè)效率。
2、XG5500分立器件-線型缺陷
正業(yè)科技獨(dú)家開發(fā)的XG5500分立器件專用機(jī)型有兩個(gè)亮點(diǎn)：
采用整盤矩陣式采圖，無需拉料卷料，具有CCD視覺定位系統(tǒng)，機(jī)器人自動(dòng)上料，7英寸料盤檢測(cè)用時(shí)3 min（3000pcs），誤判率達(dá)到3‰，基本可以做到0誤判；
業(yè)內(nèi)獨(dú)家的芯片虛擬復(fù)盤，可以做到邊采圖邊復(fù)盤，追蹤每一個(gè)不良品的序列編號(hào)。
檢測(cè)項(xiàng)目包括IC內(nèi)部異物，如多余的線，生產(chǎn)過程中混入的異物等，還可以檢測(cè)IC線性壞品，如塌線、線擺、弧高、弧低、脫焊等。
3、快速平板CT（在線全檢）
快速平板CT設(shè)備主要針對(duì)車規(guī)級(jí)芯片，可以實(shí)現(xiàn)在線全檢。車規(guī)級(jí)芯片對(duì)氣泡要求很高，尤其是新能源廠家。正業(yè)科技的快速平板CT是全3D在線式自動(dòng)成像與分析，可用于在線檢測(cè)也可用于離線分析。通過CT斷層掃描技術(shù)，可以解決傳統(tǒng)2D/2.5D設(shè)備無法實(shí)現(xiàn)的疊層焊點(diǎn)缺陷檢查，如Open、HIP、QFP/LGA等。效率上可以做到1~1.5分鐘檢測(cè)一個(gè)IGBT樣品，精度最低可以實(shí)現(xiàn)2μm。
在線工業(yè)CT主要檢測(cè)IGBT內(nèi)部裝配質(zhì)量（零部件數(shù)量、位置等）、結(jié)構(gòu)缺陷檢測(cè)（裂紋、氣孔）、焊接點(diǎn)質(zhì)量檢測(cè)（虛焊等），對(duì)問題件進(jìn)行失效分析等。
5、高精度平板CT（離線）
高精度平板CT離線檢測(cè)機(jī)型，可用于PCBA、晶圓、芯片、IGBT等高端產(chǎn)品，精度可以做到0.5μm。2D/2.5D成像可以針對(duì)ROI實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)成像功能，針對(duì)局部器件和小型器件可以實(shí)現(xiàn)高分辨微米CT三維成像。
正業(yè)科技是國內(nèi)最早開拓新能源行業(yè)在線X-RAY企業(yè)之一，擁有強(qiáng)大的技術(shù)開發(fā)團(tuán)隊(duì)，深耕新能源、半導(dǎo)體X-RAY檢測(cè)多年，擁有多套不同類型新能源產(chǎn)品缺陷檢測(cè)的自動(dòng)識(shí)別成熟算法，成熟的供應(yīng)鏈?，獲得了廣泛的市場(chǎng)認(rèn)可。
本文由正業(yè)科技?營銷總監(jiān) 劉思敏《IGBT-X光解決方案》主題報(bào)告分享資料整理，關(guān)注艾邦半導(dǎo)體網(wǎng)公眾號(hào)，回復(fù)關(guān)鍵詞“20230629”，即可查看演講視頻及下載演講資料。
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