L'imaging del vicino infrarossi (NIR) mediante un microscopio permette di acquisire le immagini attraverso spessori di silicio di 650 μm, rendendolo un approccio efficiente per l'ispezione di componenti elettroniche e semiconduttori. Il tipico protocollo di analisi dei guasti per la tecnologia microelettronica richiede la capacità di ispezionare i circuiti attraverso il silicio in modo non distruttivo, mantenendo l'integrità meccanica del prodotto finito.
Le tipiche ispezioni di componenti elettroniche mediante l'imaging NIR includono:
- Ispezione per l'individuazione di cortocircuiti nel prodotto (es: segni di bruciature, indicatori di sollecitazioni, ecc.)
- Allineamento di saldature (analisi dei segni di allineamento tra circuiti con saldature sottili e allineamento di wafer saldati)
- Ispezioni dopo i test elettrici (qualunque tipo di guasto)
- Controllo della presenza di alterazioni ai chip (materiali difettosi, contaminazione, ecc.)
- Ispezione di sistemi microelettromeccanici (MEMS) come: la struttura di dispositivi in wafer saldati; il rilevamento di cavità e difetti; imaging di spostamento meccanico live
Continua a leggere per consultare gli esempi di come l'imaging NIR viene usato per le ispezioni di componenti elettroniche e semiconduttori. Inoltre è possibile ottenere maggior informazioni sui microscopi industriali, le camere industriali e gli obiettivi che supportano l'imaging NIR in queste applicazioni.
Esempi della modalità d'uso dell'imaging NIR per le ispezioni di componenti elettroniche e di semiconduttori
L'imaging NIR permette di eseguire delle ispezioni con microscopio di componenti elettroniche non visibili a occhio nudo. Di seguito vengono riportate alcune efficaci modalità d'uso dell'imaging NIR nelle ispezioni industriali:
1. Ispezione di alterazioni di chip in CPS (wafer-level chip-scale packaging).
I CPS sono circuiti integrati a livello di wafer. L'imaging NIR mediante un microscopio può essere usato per ispezionare con modalità non distruttive alterazioni di chip che si verificano durante i test di resistenza al calore e all'umidità. Un microscopio IR può acquisire immagini attraverso il silicio in modo da osservare le perdite da fusione, la corrosione del cablaggio in rame, il sollevamento di componenti in resina e altre problematiche.
2. Esecuzione di analisi non distruttive di flip-chip
Come suggerito dal nome un flip chip rappresenta un metodo di packaging nel quale l'area attiva del chip viene rovesciata e montata direttamente su un substrato, un circuito stampato e un supporto. Una volta che il flip chip è stato saldato alla componente, il pattern del chip non può essere ispezionato mediante la luce visibile. Invece un microscopio IR permette di osservare attraverso il silicio per verificare la presenza di difetti all'interno senza alterare il chip montato. Questo rappresenta inoltre un modo efficace per identificare le aree che dovrebbero essere sottoposte a un trattamento di fasci ioni focalizzati (FIB).
3. Determinazione dell'entità di levigatura del wafer.
La levigatura del wafer rappresenta una fase di fabbricazione di un dispositivo semiconduttore che prevede la riduzione dello spessore del wafer. L'assottigliamento di dispositivi mediante levigatura implica una maggiore necessità di misurare entrambi i lati dei wafer. Tuttavia risulta estremamente difficile misurare l'entità della levigatura su entrambi i alti dei wafer laminati. Un microscopio IR può acquisire immagini attraverso il materiale per focalizzare nella parte anteriore e posteriore del wafer, permettendo di rilevare la distanza generale. In seguito è possibile determinare l'estensione della levigatura misurando l'entità del movimento sull'asse Z dell'obiettivo.
4. Determinazione del gap di chip in configurazioni con montaggio 3D.
I microscopi IR possono inoltre facilitare la gestione di gap di silicio. Il gap di chip in una configurazione di montaggio tridimensionale (3D) può essere determinato in modo non distruttivo misurando l'entità del movimento dell'obiettivo quando la luce IR passa attraverso il silicio e focalizza nel chip e nell'interposizione. Questo metodo può inoltre essere usato nella misura e nella creazione di vuoti in dispositivi MEMS.
5. Acquisizione di immagini di diversi campioni complessi.
L'imaging a infrarossi a onde corte (SWIR) con lunghezze d'onda maggiori (es: intervallo 1300–1500 nm) permette l'acquisizione di immagini di campioni più complessi come i dispositivi MEMS, i campioni di silicio intensamente drogati, i campioni con superfici irregolari, le saldature di wafer e il packing di chip 3D. Questo metodo è possibile mediante sistemi di imaging più sensibili come le camere InGaAs (Indio, gallio e arseniuro). Il segnale beneficia di obiettivi IR dedicati, di un'illuminazione a elevata potenza e di camere InGaAs nell'ambito della microscopia a luce trasmessa o a luce riflessa, permettendo l'acquisizione di immagini su questi campioni più complessi.
Strumenti per l'imaging NIR: Microscopi industriali, camere nel vicino infrarosso e altro
È disponibile una gamma di strumenti per permettere l'imaging nel vicino infrarosso nei laboratori di controllo qualità o nei laboratori di ricerca e sviluppo. Questi includono:
1. Microscopi IR a luce trasmessa
La microscopia a luce riflessa è ideale per illuminare un campione dalla parte superiore. In confronto la microscopia IR a luce trasmessa illumina un campione attraverso il silicio dalla parte inferiore del campione, determinando un contrasto maggiore. La microscopia a luce trasmessa è particolarmente utile per l'ispezione di pattern di allineamento o indicazioni fiduciali.
Il nostro microscopio MX63 permette l'osservazione IR a luce trasmessa per le ispezioni non distruttive di difetti all'interno di chip IC e altri dispositivi elettronici costruiti con silicio o vetro che trasmettono facilmente lunghezze d'onda luminose IR.
Microscopio per ispezioni MX63 per semiconduttori e schermi piatti
2. Camere nel vicino infrarosso
Le camere di microscopi digitali possono fornire delle immagini a alto contrasto attraverso lo spettro NIR fino a 1100 nm mantenendo allo stesso tempo un campo visivo. La nostra camera per microscopio monocromatica DP23M combinata con un filtro passa-banda (BP) da 1100 nm offre un'ampia risposta spettrale (dalla luce visibile a 1100 nm), rendendo la camera l'ideale per l'imaging NIR. Provvista di una risoluzione da 6,4 megapixel la camera fornisce delle immagini di microscopia affidabili a infrarossi e a scala di grigi di elevata qualità.
Di seguito vengono riportati alcuni esempi:
Immagini di un chip semiconduttore acquisito mediante la camera a microscopio digitale DP23M. A) Immagine campo chiaro 5X. B) Immagine infrarosso 5X (filtro BP da 1.100 nm). C) Immagine a infrarossi di dettaglio ritagliata 20X. D) Immagine a infrarossi di dettaglio ritagliata 20X con un filtro di miglioramento differenziale del contrasto (DCE).
Immagine IR di trasmissione (10X) di un chip semiconduttore. Acquisizione mediante la camera per microscopio digitale DP23M.
Immagine a campo chiaro (10X) dello stesso chip semiconduttore illustrato precedentemente. Acquisizione mediante la camera per microscopio digitale DP23M.
Applicando un maggiore contrasto nel campione, un'immagine sovrapposta in falsi colori rappresenta le aree più chiare e più scure nel chip del semiconduttore. Campo chiaro (ciano) e IR di trasmissione (magenta) Acquisizione mediante la camera per microscopio digitale DP23M.
3. Obiettivi nel vicino infrarosso
I nuovi obiettivi NIR possono fornire una maggiore trasmittanza nello spettro NIR. I collari di correzione sui nostri obiettivi 20X, 50X e 100X LCPLN-IR possono essere definiti per uno specifico spessore di silicio per migliorare la trasmittanza, il contrasto e l'aberrazione.
Obiettivi LCPLN-IR per l'ispezione di strutture interne in wafer di silicio
4. Software di analisi delle immagini
La maggior parte delle analisi dei guasti e del laboratori R richiedono un approccio digitale per misurare difetti, creare report e archiviare immagini. A causa delle caratteristiche di questa applicazione (imaging attraverso il materiale con bassa intensità luminosa), il contrasto di base risulta minimo e deve essere ottimizzato attraverso il software di analisi delle immagini. Un'illuminazione irregolare produce una vignettatura rendendo più scuri gli angoli delle immagini rispetto al centro. Questa deve essere rimossa digitalmente dalla vista in tempo reale e dall'immagine acquisita.
Il software dedicato può gestire queste problematiche mediante:
- Correzione delle ombreggiature in tempo reale per massimizzare l'uniformità delle immagini nell'ambito del campo visivo
- Misure precise nell'intero campo visivo
- Report generati automaticamente
- Archiviazione di immagini e di dati rilevanti
I nostri microscopi e camera digitali IR con l'integrazione del software di imaging e misura PRECiV™ permettono di semplificare un flusso di lavoro di ispezione dalla fase di acquisizione delle immagini a quella di creazione di report. Per maggior informazioni sulle nostre soluzioni di imaging NIR, contatta i nostri specialisti oggi stesso.
