Inspección y metrología avanzadas de envases
Los envases avanzados siguen reduciendo el paso entre microprotuberancias hasta los 20 µm y aumentando la altura de las pilas de chips. Las características que determinan si un envase se comercializa son ahora más pequeñas que aquellas para las que se diseñaron la mayoría de los bancos de inspección, y cada vez son más las que se encuentran bajo el silicio, donde un microscopio óptico no puede llegar.
La sección transversal puede revelar estas características internas, pero solo para la unidad que se ha seccionado. La inspección no destructiva permite evaluar estas características ocultas sin dañar las piezas. La elección del sistema de inspección adecuado depende de la característica de interés, su ubicación y su profundidad dentro del encapsulado.
Evident ofrece una amplia gama de sistemas avanzados de inspección y metrología de encapsulados para la obtención de imágenes precisas y la medición en 3D de uniones de cable, chips invertidos, capas de redistribución (RDL) y vías a través del silicio (TSV).
- No destructivo: utiliza imágenes en el infrarrojo cercano para inspeccionar características a través del silicio, manteniendo intacto el encapsulado.
- Cuantitativo: mide la altura 3D, la coplanaridad y la altura del escalón sin entrar en contacto con la muestra.
- Preventivo: mide antes del reflujo, el moldeado o la unión de capas posteriores, cuando los ajustes en el proceso pueden ayudar a reducir los desechos y las repeticiones.
Las imágenes en infrarrojo cercano revelan las características de los semiconductores bajo el silicio sin necesidad de seccionar el dispositivo.
Lo que cada tecnología de encapsulado exige a la inspección
El encapsulado avanzado requiere métodos de inspección capaces de resolver detalles superficiales finos, revelar estructuras seleccionadas bajo el silicio y medir la geometría superficial en 3D.
Inspección mediante tecnología de encapsulado
Inspección de la unión por hilo
Centrado de la unión de bola y la almohadilla, visualizado con el microscopio digital DSX2000.
El reto
Las uniones de bola deben cumplir estrictas tolerancias de tamaño, forma y centrado en la almohadilla. Una altura de bucle incorrecta o una curvatura inadecuada del cable pueden provocar que los cables entren en cortocircuito con el borde del chip o que se dañen durante el encapsulado.
Cómo lo resolvemos
La calidad de las uniones de cable se evalúa directamente en el dispositivo unido midiendo el diámetro de la bola, el centrado de la almohadilla, la altura del bucle y la curvatura del cable. El microscopio de medición STM7 permite realizar mediciones precisas en tres ejes. El microscopio digital DSX2000 añade mediciones en 2D y 3D, con una profundidad de campo que mantiene visible todo el bucle del cable y un rango de aumento de 21X a 7.300X que cubre la inspección desde el nivel macro hasta el micro en un solo sistema.
Imagen en 3D de los bultos de soldadura en un circuito integrado, capturada con el perfilómetro óptico 3D LEXT OLS5500.
El reto
La unión de los chips «flip chip» con la cara hacia abajo oculta los bultos de soldadura bajo el silicio. Es necesario comprobar la altura y la coplanaridad de los bultos antes de la unión, mientras que la inspección posterior a la unión requiere una visión no destructiva de determinadas características ocultas.
Cómo lo resolvemos
Antes de la unión, el perfilómetro óptico 3D LEXT™ OLS5500 mide la altura y la coplanaridad de los bultos sin entrar en contacto con la muestra. Al establecer un plano de referencia de altura, se miden todos los bultos del campo de visión a la vez, por lo que se adquiere un campo completo de bultos de 20 µm en unos 10 segundos.1 Tras la unión, el microscopio de inspección de obleas MX63, configurado para la observación por infrarrojos, utiliza imágenes en el infrarrojo cercano a través de silicio de hasta 1,2 mm de espesor para observar características ocultas seleccionadas sin necesidad de realizar cortes.
1Según mediciones internas de Evident.
Marca láser en una oblea semiconductora sin encapsular, captada en 3D con el perfilómetro óptico 3D LEXT OLS5500.
El reto
El patrón RDL, la formación de protuberancias y la metalización se realizan mientras los chips permanecen en forma de oblea. Los defectos superficiales o las variaciones de altura detectados en una fase tardía pueden poner en riesgo todo un lote de obleas.
Cómo lo resolvemos
El microscopio digital DSX2000 detecta defectos superficiales y contaminación en las obleas sin recubrimiento antes de que comience el procesamiento. La detección de partículas en el software PRECiV™ se realiza sobre una imagen ensamblada comparándola con un umbral establecido, y al hacer clic en una partícula detectada, la platina se desplaza hasta esa ubicación para su confirmación. El perfilómetro óptico 3D LEXT™ OLS5500 proporciona mediciones sin contacto de la altura del escalón del RDL y de los perfiles de los bultos tras el patrón.
Estructuras de circuitos y almohadillas de unión vistas a través del silicio, captadas con el microscopio vertical BX53M utilizando objetivos de infrarrojos.
El reto
El encapsulado «fan-out» a nivel de oblea coloca los chips boca abajo sobre un soporte antes de moldearlos para formar una oblea reconstituida. El calentamiento y el enfriamiento durante el moldeado deforman el panel y desplazan los chips de su posición, lo que altera la alineación de la capa de redistribución estampada en la parte superior.
Cómo lo resolvemos
La obtención de imágenes en el infrarrojo cercano permite localizar cada chip a través del soporte y del silicio antes del patrón de la RDL, de modo que se puede identificar un error de posición mientras aún es posible corregirlo. El microscopio MX63, configurado para la observación en infrarrojo, y el microscopio vertical BX53M con objetivos IR permiten la inspección a través del silicio de la alineación y los patrones de los circuitos, con objetivos IR específicos para silicio de hasta 1,2 mm de espesor.
Patrones de circuitos y almohadillas de unión vistos a través del silicio, captados con el microscopio de inspección de obleas MX63 mediante observación por infrarrojos de transmisión.
El reto
Varios chiplets se sitúan uno al lado del otro en un interpositor de silicio y se conectan a través de TSV y RDL de alta densidad. Una sola pista rota o un microbump desalineado puede interrumpir las conexiones eléctricas y comprometer un módulo terminado de gran valor.
Cómo lo resolvemos
Las pistas del interpositor y la alineación de los microbump en los paquetes 2,5D pueden inspeccionarse en diferentes fases del montaje. El microscopio MX63, configurado para la inspección por infrarrojos, escanea el RDL del interpositor para identificar cortocircuitos y circuitos abiertos. Tras la unión del chip a la oblea, su modo de imagen por infrarrojos permite la inspección a través del chip para verificar la alineación de los microbump con un paso de aproximadamente 20 a 40 µm.
Imagen tridimensional de una estructura de vía a través del silicio capturada con el perfilómetro óptico 3D LEXT OLS5500.
El reto
Los chips apilados dependen de las vías a través del silicio (TSV) para conectar múltiples capas. La profundidad y el perfil de las vías se verifican tras el grabado. Tras el adelgazamiento de la cara posterior, es necesario evaluar la planitud de la superficie y la protuberancia de las TSV, mientras que los defectos de relleno ocultos requieren otro método de inspección.
Cómo lo resolvemos
El perfilómetro óptico 3D LEXT OLS5500 permite medir sin contacto la profundidad y el perfil de las TSV, así como la topografía de las TSV expuestas. El microscopio MX63 utiliza el contraste de interferencia diferencial (DIC) para mejorar la visibilidad de las diferencias mínimas en la altura de la superficie. Los huecos de relleno de las TSV subsuperficiales requieren una inspección acústica o mediante rayos X.
Elegir el sistema adecuado para su proceso de encapsulado
El sistema de inspección adecuado depende de si el objetivo es visible en la superficie, se encuentra debajo del silicio o viene definido por una geometría tridimensional.
1 Microscopía de barrido láser 2 Interferometría de luz blanca 3 Microscopía de variación de enfoque 4 La precisión y la repetibilidad garantizadas solo se aplican si el dispositivo ha sido calibrado según las especificaciones del fabricante y se encuentra en perfectas condiciones. La calibración debe ser realizada por un técnico de Evident o por un especialista autorizado por Evident.
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