Daisy Chain線路設計可分成兩部分,一半的線路是設計在IC元件上,另一半則設計在PCB測試板上,當IC元件透過表面黏著(SMT)到PCB測試板時,即可形成一個完整的Daisy Chain。
板階可靠度(Board Level Reliability,簡稱BLR )是國際上常用來驗證焊點強度的實驗手法, 透過將模擬元件組裝於PCB,重現出可能會發生的錫球焊接問題 (深入閱讀: 板階可靠度 BLR的第一步,需要先進行菊花鍊(Daisy Chain)設計,將您的待測樣品元件與電路板連 結的各個焊點形成網絡,藉此即時監控每個焊點良率,可成功得知各個錫球焊點是否失 效,更能準確擷取失效的時間點,及早進行改善。 Daisy Chain線路設計可分成兩部分,一半的線路是設計在IC元件上,另一半則設計在PCB測試板上,當IC元件透過表面黏著(SMT)到PCB測試板時,即可形成一個完整的Daisy Chain。 但是,當進行完一系列的板階可靠度驗證後,結果居然Fail?!該透過哪些步驟進行故障分析, 才能找到阻值變化的原因? 本期宜特小學堂,將帶來兩種案例:分別為一般封裝元件與先進封裝元件,我們將與您分享宜 特驗證分析實驗室,如何藉由簡單三步驟,定位、顯像、切片(圖二),協助您Debug,釐清真因 ,快速改版重新驗證,讓產品可以如期上市。 一、一般封裝樣品,利用二分法進行走線電性測試 在完成板階可靠度試驗後,若實驗後仍保有電性(Leakage/Short),第一步驟,宜特實驗室 會先使用如Thermal EMMI(InSb)電性熱點(Hot Spot)測試機台,定位故障點XY座標位置。 第二步驟,利用非破壞式的X-Ray/3D X-Ray顯像。第三步驟,可選擇使用較低應力的 Plasma-FIB,或是使用研磨(Cross-section polish)搭配SEM的方式,將失效斷面切出並 分析真因。 (延伸閱讀:如何釐清是否為封裝缺陷造成IC異常) 。 若異常現象為「開路(Open)現象」,因Open已無電流流過,無法使用熱點分析定位異常 位置。必須在第一步驟「定位」前,先將樣品進行破壞性的水平研磨製備,從PCB測試 板端水平研磨至Daisy Chain走線裸露後(圖三),接著,透過「二分法」(圖四),進行走 線的電性測試,找到異常的相對位置(定位)。 第二步驟,透過X-Ray收斂異常點,從圖五(左)中,我們可以清楚看見錫球與焊墊(Pad)連接的 地方,出現異常(顯像)。第三步驟,切片進一步觀察,從圖五(右)中,則發現錫球裂開了,就此 找到發生阻值異常的原因(切片)。 二、先進封裝樣品,透過EBAC,找到異常斷點 若是像2.5D或3D IC等先進封裝樣品,封裝形式屬多晶片, Daisy Chain的設計, 將跳脫以往單一晶片搭配一個測試板,而是多晶片搭配在一個測試板的形式(圖六), 那麼板階可靠度試驗後出現故障後,該如何找異常點呢? 若異常型態為仍有電性(Short/Leakage),可用同一般封裝樣品故障分析形式,先 使用Thermal EMMI(InSb)進行熱點分析,定位異常位置,並透過X-Ray/3D X-ray 顯像,最後使用Plasma FIB物性研磨,將失效斷面切出進行分析。 若異常型態為「Open」,一樣同一般封裝形式,必須在「定位」前,先進行樣品 製備。不過,這邊要特別留意,一般封裝形式Daisy Chain走線是位在IC與PCB板 間(參見圖七(左)),但先進封裝形式,Daisy Chain走線路徑則介於兩顆Die之間(參 見圖七(右)),因此無法使用從PCB測試板端研磨的傳統方式(走線不在PCB端),就 必須從晶背端,利用乾式蝕刻方式(延伸閱讀:從晶背找先進封裝錫球異常點),讓位 於Die 1與Die 2間的Daisy Chain走線裸露。 Daisy Chain裸露後(圖八(左)),我們即可進行第一步驟「定位」,因此時異常情況為 Open,無法通電,就無法使用Thermal EMMI(InSb)定位Hot Spot,必須透過EBAC ,將電子束導入樣品內部,電荷會累積於正常走線處,而異常處電荷無法累積,畫 面就會全暗,即可判別異常位置,找到異常斷點(圖八(右))。 第二步驟「顯像」,安排X-ray/3D X-ray複檢,發現錫球接合異常(圖九(左))。第三步驟 「切片」,安排Plasma FIB/物性研磨進行切片,找到異常現象為錫球斷裂(圖九(右))。 |