電 話：+86-755-83867315| [封裝失效分析系列一] IC封裝失效分析實驗室 |
原創(chuàng) 2016-08-03 一刀 IC封裝設(shè)計 近年來，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，繼續(xù)減小線寬的投入與其回報相比變得越來越不劃算。業(yè)界大佬Intel的10nm工藝預(yù)計將在2017年Q3亮相，這個時間點明顯已經(jīng)偏離摩爾定律。高度集成化的芯片，如SoC(systemon chip)的設(shè)計與流片成本過高，使得近些年SiP(System in Package)逐漸受到熱捧。通過不同種類芯片及封裝顆粒之間的組合封裝，可以針對不同客戶的需求，用相對較低的成本實現(xiàn)高度集成化的目標(biāo)，封測產(chǎn)業(yè)的春天已然到來。日趨復(fù)雜的封裝形式，如WireBond+Flip-chip，Interposer+TSV，PoP，甚至WLP等，相應(yīng)的新失效模式也層出不窮，因此封裝級別的失效分析顯得日趨重要。 封測大廠一般都擁有自己的失效分析實驗室，而有些中小工廠則在搭建中或沒有自己的實驗室，只能依靠第三方實驗室。這里簡單比較一下第三方實驗室與工廠自有實驗室的差別。
先來聊聊第三方實驗室，首先是設(shè)備種類多，各種高大上的設(shè)備一應(yīng)俱全，而且?guī)缀趺颗_設(shè)備都會配一個經(jīng)驗豐富的工程師，保證了分析結(jié)果的專業(yè)性。同時，大多數(shù)第三方實驗室已經(jīng)營多年，獲得了國內(nèi)或者國外的各種認(rèn)證，這些認(rèn)證對于OEM或軍方客戶非常重要，因為他們往往比較認(rèn)可第三方實驗室的分析結(jié)果。但對于一個工藝相對穩(wěn)定且產(chǎn)量很高的封測廠來說，最看重的卻是分析的效率。因為對于量產(chǎn)的工廠來說，其追求的目標(biāo)就是用最低的成本生產(chǎn)出最多的合格品。因此對于收率異常的物料，必須馬上找到失效的原因，并反饋到設(shè)備工程師來進(jìn)行改善。只有形成生產(chǎn)→REJ分析→找到失效原因→反饋生產(chǎn)→工藝改善→生產(chǎn)的良性循環(huán)，生產(chǎn)工藝才會越來越穩(wěn)定，成本才會越來越低?？梢钥吹?，在這個循環(huán)里失效分析是關(guān)鍵，而在這方面，自有實驗室相比第三方實驗室來說就有著得天獨厚的優(yōu)勢。因為自有實驗室的分析人員對自家的產(chǎn)品十分了解，失效信息的全面性直接保證了分析的效率與結(jié)果的準(zhǔn)確性。誠然，一般自有實驗室在設(shè)備種類，人員素質(zhì)等方面與第三方實驗室還有不小的差距，但夠用才是硬道理。根據(jù)以往經(jīng)驗，一個較完善的自有實驗室完全可以解決掉大約95%的案子。 那么什么樣的失效分析實驗室才是合格的呢？光有好設(shè)備是不夠的，還要有像樣的技術(shù)和配套的管理，也就是失效分析實驗室的三要素。
對于失效分析來說，設(shè)備是第一位的，所謂巧婦難為無米之炊，沒有稱手的設(shè)備再好的技術(shù)也發(fā)揮不出來。而某些設(shè)備，比如Thermal，EMMI/InGaAs/OBIRCH，3D X-ray，F(xiàn)IB等則直接決定了一個失效分析實驗室水準(zhǔn)的高低。第二位的是技術(shù)，包括磨樣(平磨，側(cè)磨，斷面，去層)，觀察，缺陷或失效定位。對于封測領(lǐng)域，Die Level的不良或缺陷雖然只占總體不良或缺陷的10%左右，但能否進(jìn)行Die Level的分析卻是一個封裝級別失效分析實驗室在技術(shù)領(lǐng)域的分水嶺。 最后再說一說失效分析實驗室的日常管理，通常包括以下幾個內(nèi)容：分析任務(wù)分配，設(shè)備日常保養(yǎng)，標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程，分析人員培訓(xùn)，分析耗材采購等。個人認(rèn)為，一個好的失效分析實驗室體系中人員和流程同樣重要。標(biāo)準(zhǔn)的分析流程可以解決掉大部分的案子，而一個完善的失效分析實驗室也不會因為某個牛人的離開而垮掉。一個公司對于失效分析的重視程度決定了其失效分析實驗室的規(guī)模，而失效分析技術(shù)也非一日所成，需要不斷的磨練與改良，同時輔以較正規(guī)的管理，三要素之間形成良性循環(huán)，失效分析會越做越好，才能更好的為公司服務(wù)。失效分析團(tuán)隊是失效分析實驗室的靈魂，可以這樣說，是否擁有一個合格的失效分析團(tuán)隊是一個封測廠能否快速處理工程異常，保證產(chǎn)品可靠性，處理客戶投訴，增加單位產(chǎn)出，并進(jìn)一步提高良率的關(guān)鍵。 下圖給出了一個標(biāo)準(zhǔn)的封裝級別失效分析實驗室應(yīng)該具有的分析設(shè)備以及分析人員的比例。
作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的中下游，封測廠的技術(shù)層次相對較低。很多封測廠無論是工程能力還是良品率還只是將將及格的水平，而失效分析就是那個能幫助封測廠從及格做到優(yōu)秀的唯一法寶。 (本文旨在提出如何建立一個標(biāo)準(zhǔn)的封裝級別的失效分析實驗室，僅供參考。失效分析的核心技術(shù)是失效定位，封裝失效分析也不例外，下一篇就跟大家分享一下對于封裝級別分析最重要的——熱定位設(shè)備的相關(guān)技術(shù)與經(jīng)驗)
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