WB-破壞性實(shí)驗(yàn)報(bào)告解讀課件

WB破壞性實(shí)驗(yàn)報(bào)告Date:2009/02/06Preparedby:ChenYongLin2023/1/51WB破壞性實(shí)驗(yàn)報(bào)告2022/12/271Introduction簡(jiǎn)述材料基本原理焊線材質(zhì)差異性分析品質(zhì)分析破壞性測(cè)試-破壞性測(cè)試-橫段面實(shí)驗(yàn)(crosssection)2023/1/52ASMPacificTechnologyLtd.?2009Introduction簡(jiǎn)述2022/12/272ASM簡(jiǎn)述判斷一個(gè)焊點(diǎn)是否滿足焊接質(zhì)量要求的標(biāo)準(zhǔn)往往是通過(guò)破壞性實(shí)驗(yàn)來(lái)獲得焊點(diǎn)的強(qiáng)度,方法如下:拉力測(cè)試方法，稱為BPT(BondPullTest)推力試驗(yàn)方法，稱為BST(BondShareTest)。2023/1/53ASMPacificTechnologyLtd.?2009簡(jiǎn)述判斷一個(gè)焊點(diǎn)是否滿足焊接質(zhì)量要求的標(biāo)準(zhǔn)往往是通過(guò)破壞性實(shí)橫斷面實(shí)驗(yàn)(crosssection)對(duì)直接作用在晶片表面的焊點(diǎn)來(lái)說(shuō)，除考慮焊接點(diǎn)的強(qiáng)度外，銲接前後還要檢查晶片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的構(gòu)造是否有任何受損(cratering)的現(xiàn)象。強(qiáng)酸強(qiáng)鹼實(shí)驗(yàn)(Etching)：在焊接后必須檢查晶片內(nèi)部結(jié)構(gòu)的狀況，所以使用飽和的強(qiáng)鹼強(qiáng)酸溶液來(lái)腐蝕掉焊點(diǎn)及晶片表面的鋁層，用足夠倍率的顯微鏡下觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否受損(cratering)、全剝離（沿球與鋁層界面剝離）、金球殘留、鋁層斷裂、球內(nèi)斷裂和彈坑…等現(xiàn)象。2023/1/54ASMPacificTechnologyLtd.?2009橫斷面實(shí)驗(yàn)(crosssection)2022/12/27材料基本原理依銲接原理來(lái)說(shuō)當(dāng)銲接時(shí)，是利用金與銀、銅、鐵、鎳合金的共金效果來(lái)銲鑄第一焊點(diǎn)為金與鋁或銅與鋁兩種金屬的銲合依材料科學(xué)的角度來(lái)看，這是ㄧ種「介金屬化合物」的生成(IntermetallicPhase)當(dāng)兩種金屬互相接觸在一起時(shí)，擴(kuò)散的過(guò)程將會(huì)開(kāi)始，兩者原子將會(huì)在介面間互相進(jìn)行擴(kuò)散作用，當(dāng)金和鋁原子互相擴(kuò)散時(shí)，某種形式的化合物於是形成，這種形成的化合物即稱為「介金屬化合物」而在焊接時(shí)溫度及超音波能量將會(huì)幫助原子間彼此的擴(kuò)散，介金屬化合物可提供界面間的接著力，以完成銲接的過(guò)程，但因製程溫度的變化所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)變形及所受介面間的熱應(yīng)力，會(huì)產(chǎn)生常見(jiàn)的兩種破壞方式情況：(一)晶片破壞(DieCrack)：在晶片受到大應(yīng)力時(shí)所衍生的破裂現(xiàn)象。(二)脫層(Delamination)：材料性質(zhì)不匹配，因而在介面處的剪應(yīng)力與拉應(yīng)力太大，使介面脫層。2023/1/55ASMPacificTechnologyLtd.?2009材料基本原理依銲接原理來(lái)說(shuō)當(dāng)銲接時(shí)，是利用金與銀、銅、鐵、鎳＊不同金屬的銲接界面可靠度比較：焊接界面可靠度的等級(jí)Au-Au1Al-Al2Au-Ag3Al-Ni4Au-Al5Cu-Au6Cu-Ag7Cu-Al8Al-Ag9註：數(shù)字越小者表可靠度愈高2023/1/56ASMPacificTechnologyLtd.?2009＊不同金屬的銲接界面可靠度比較：焊接界面可靠IMCGrowthforAu

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CuWire實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明

金線：於打線後一天，就生成Au4Cl和Au2Cl厚達(dá)8um，打線後4天更是生成KirkendallVoid，20天後生成約的金屬間化合物已超過(guò)2um銅線：於一天候沒(méi)有生成任何化合物，16天後才生成非常薄的Cu/Al層，

128天之後僅生成約1um的金屬間化合物，且完全沒(méi)有KirkendallVoid生成2023/1/57ASMPacificTechnologyLtd.?2009IMCGrowthforAu&CuWire實(shí)驗(yàn)結(jié)焊線材質(zhì)差異性分析AUCU優(yōu)點(diǎn)價(jià)格高價(jià)格低導(dǎo)電性較低導(dǎo)電性較高熱傳導(dǎo)係數(shù)較低熱膨脹係數(shù)(CTE)14.2熱傳導(dǎo)係數(shù)高(39.4kW/m2k)熱膨脹係數(shù)(CTE)16.5TensileStrength抗張強(qiáng)度每單位平方公厘最多220TensileStrength抗張強(qiáng)度每單位平方公厘210~370N金屬間化合物的生成快金屬間化合物的生成慢缺點(diǎn)不易氧化易氧化(可信賴度下降存放時(shí)間短)硬度較低硬度高(Bond的力量相對(duì)需要提高，對(duì)Pad的損害很大，較易Cratering)焊線採(cǎi)用金線，是因金線具有電導(dǎo)率大、耐腐蝕、韌性好等優(yōu)點(diǎn)，所以廣泛的應(yīng)用在集成電路，但隨著高密度封裝的發(fā)展，同時(shí)微電子行業(yè)為降低成本、提高可靠性，必將尋求工藝性能好、價(jià)格低廉的金屬材料來(lái)代替價(jià)格昂貴的金，眾多研究結(jié)果表明銅是金的最佳替代品。2023/1/58ASMPacificTechnologyLtd.?2009焊線材質(zhì)差異性分析AUCU價(jià)格高價(jià)格低導(dǎo)電性較低導(dǎo)電性較高熱破壞性測(cè)試-強(qiáng)酸強(qiáng)鹼實(shí)驗(yàn)(Etching)焊球點(diǎn)侵蝕試驗(yàn)之各項(xiàng)需求與步驟：(依客戶需求及材料特性所製作實(shí)驗(yàn)不同)Procedure(實(shí)驗(yàn)步驟Ⅰ)依據(jù)客戶需求及材料選擇使用方法之ㄧ1.從金線站取一顆已打金線的產(chǎn)品2.準(zhǔn)備王水容液(1份硝酸+3份鹽酸)3.將容器中之晶體滴入王水做侵蝕10~20分鐘4.以子將晶體取出，用水清洗5.銲球被王水侵蝕，再以高倍顯微鏡檢驗(yàn)鋁墊侵蝕結(jié)果6.鋁墊若出現(xiàn)彈坑火山口、裂痕或露出矽層則判定為不良2023/1/59ASMPacificTechnologyLtd.?2009破壞性測(cè)試-強(qiáng)酸強(qiáng)鹼實(shí)驗(yàn)(Etching)焊球點(diǎn)侵蝕試驗(yàn)之各TestmethodⅡ(實(shí)驗(yàn)方法Ⅱ)依據(jù)客戶需求材料選擇使用方法之ㄧ1.從金線站取一顆已打金線的產(chǎn)品。2.準(zhǔn)備氫氧化鈉(16gNAOH+1公升去離子水)3.將試管中晶體滴入1ml氫氧化鈉容液，置放於超音波清洗機(jī)內(nèi)，清洗設(shè)定為35分4.鋁墊若出現(xiàn)彈坑火山口、裂痕或露出矽層則判定為不良TestmethodⅢ(實(shí)驗(yàn)方法Ⅲ)依據(jù)客戶需求材料選擇使用方法之ㄧ1.金線拉力測(cè)試後的產(chǎn)品2.準(zhǔn)備鹽酸(HCL)溶液15~20ml，置於加熱板上加熱，溫度120±10℃－加熱20±5分鐘3.之後將鹽酸倒掉，再取純水20~30ml，置於加熱板加熱清洗，溫度80±10℃－加熱15±5分鐘4.銲球被鹽酸侵蝕後，再以高倍顯微鏡檢驗(yàn)鋁墊侵蝕結(jié)果5.鋁墊若出現(xiàn)彈坑火山口、裂痕或露出矽層則判定為不良2023/1/510ASMPacificTechnologyLtd.?2009TestmethodⅡ(實(shí)驗(yàn)方法Ⅱ)依據(jù)客戶需求材簡(jiǎn)易流程圖CheckStep用滴定王水或NaOH覆蓋檢查的部位Step1Step2Step340X顯微鏡用顯微鏡目視確認(rèn)Cratering狀況經(jīng)過(guò)數(shù)分鐘後球體會(huì)剝離開(kāi)鋁層，此時(shí)用清水去除掉學(xué)藥劑2023/1/511ASMPacificTechnologyLtd.?2009簡(jiǎn)易流程圖CheckStep用滴定王水或NaOH覆蓋檢查的異常圖片

DieCrackPhoto(ProbeMark造成)DieCrackPhoto(Bonding造成)不良照片如下：2023/1/512ASMPacificTechnologyLtd.?2009異常圖片

DieCrackPhoto(ProbeMa破壞性測(cè)試-橫斷面實(shí)驗(yàn)(CrossSection)材料試驗(yàn)之各項(xiàng)需求與步驟：(可分析材料的材質(zhì)及異常的狀況)Procedure(實(shí)驗(yàn)步驟)切割：用切割機(jī)裁切成符合研磨的尺寸鑲埋：有分為熱鑲埋及冷鑲埋，目的是：1.固定樣品，方便研磨及拋光2保護(hù)邊緣，增進(jìn)制備效果.研磨：輕微磨損的表面，為拋光作準(zhǔn)備拋光：消除細(xì)拋?zhàn)冃螌?拋光時(shí)採(cǎi)用磨粒依次變細(xì)的步驟，可移除在研磨階段造成的磨損。通常利用下列兩種拋光液將試片拋至鏡面鑽石懸浮液氧化鋁粉懸浮液清洗：去除研磨拋光階段留於試片上的研磨粉末以免干擾分析結(jié)果，必須將試片依次序浸泡於酒精及去離子水中，以超音波震盪器振洗。P.S完整的SOP請(qǐng)參閱附檔。2023/1/513ASMPacificTechnologyLtd.?2009破壞性測(cè)試-橫斷面實(shí)驗(yàn)(CrossSection)材料試驗(yàn)異常圖片可分析出材料的特性及發(fā)生異常的原因後，再改善。DeepProbeMark5000XSi(~200μm)FSG(~0.85μm)SiO2(~0.6μm)Al(~0.5μm)WAl(~0.36μm)FSG(~0.92μm)Co(~0.06μm)Ti(~0.07μm)Al(~0.95μm)TheprobemarkistoodeepBondtoodeep2023/1/514ASMPacificTechnologyLtd.?2009異常圖片可分析出材料的特性及發(fā)生異常的原因後，再改善。DeeTheEnd

ThankYou!!2023/1/515ASMPacificTechnologyLtd.?2009TheEnd

ThankYou!!2022/12/WB破壞性實(shí)驗(yàn)報(bào)告Date:2009/02/06Preparedby:ChenYongLin2023/1/516WB破壞性實(shí)驗(yàn)報(bào)告2022/12/271Introduction簡(jiǎn)述材料基本原理焊線材質(zhì)差異性分析品質(zhì)分析破壞性測(cè)試-破壞性測(cè)試-橫段面實(shí)驗(yàn)(crosssection)2023/1/517ASMPacificTechnologyLtd.?2009Introduction簡(jiǎn)述2022/12/272ASM簡(jiǎn)述判斷一個(gè)焊點(diǎn)是否滿足焊接質(zhì)量要求的標(biāo)準(zhǔn)往往是通過(guò)破壞性實(shí)驗(yàn)來(lái)獲得焊點(diǎn)的強(qiáng)度,方法如下:拉力測(cè)試方法，稱為BPT(BondPullTest)推力試驗(yàn)方法，稱為BST(BondShareTest)。2023/1/518ASMPacificTechnologyLtd.?2009簡(jiǎn)述判斷一個(gè)焊點(diǎn)是否滿足焊接質(zhì)量要求的標(biāo)準(zhǔn)往往是通過(guò)破壞性實(shí)橫斷面實(shí)驗(yàn)(crosssection)對(duì)直接作用在晶片表面的焊點(diǎn)來(lái)說(shuō)，除考慮焊接點(diǎn)的強(qiáng)度外，銲接前後還要檢查晶片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的構(gòu)造是否有任何受損(cratering)的現(xiàn)象。強(qiáng)酸強(qiáng)鹼實(shí)驗(yàn)(Etching)：在焊接后必須檢查晶片內(nèi)部結(jié)構(gòu)的狀況，所以使用飽和的強(qiáng)鹼強(qiáng)酸溶液來(lái)腐蝕掉焊點(diǎn)及晶片表面的鋁層，用足夠倍率的顯微鏡下觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否受損(cratering)、全剝離（沿球與鋁層界面剝離）、金球殘留、鋁層斷裂、球內(nèi)斷裂和彈坑…等現(xiàn)象。2023/1/519ASMPacificTechnologyLtd.?2009橫斷面實(shí)驗(yàn)(crosssection)2022/12/27材料基本原理依銲接原理來(lái)說(shuō)當(dāng)銲接時(shí)，是利用金與銀、銅、鐵、鎳合金的共金效果來(lái)銲鑄第一焊點(diǎn)為金與鋁或銅與鋁兩種金屬的銲合依材料科學(xué)的角度來(lái)看，這是ㄧ種「介金屬化合物」的生成(IntermetallicPhase)當(dāng)兩種金屬互相接觸在一起時(shí)，擴(kuò)散的過(guò)程將會(huì)開(kāi)始，兩者原子將會(huì)在介面間互相進(jìn)行擴(kuò)散作用，當(dāng)金和鋁原子互相擴(kuò)散時(shí)，某種形式的化合物於是形成，這種形成的化合物即稱為「介金屬化合物」而在焊接時(shí)溫度及超音波能量將會(huì)幫助原子間彼此的擴(kuò)散，介金屬化合物可提供界面間的接著力，以完成銲接的過(guò)程，但因製程溫度的變化所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)變形及所受介面間的熱應(yīng)力，會(huì)產(chǎn)生常見(jiàn)的兩種破壞方式情況：(一)晶片破壞(DieCrack)：在晶片受到大應(yīng)力時(shí)所衍生的破裂現(xiàn)象。(二)脫層(Delamination)：材料性質(zhì)不匹配，因而在介面處的剪應(yīng)力與拉應(yīng)力太大，使介面脫層。2023/1/520ASMPacificTechnologyLtd.?2009材料基本原理依銲接原理來(lái)說(shuō)當(dāng)銲接時(shí)，是利用金與銀、銅、鐵、鎳＊不同金屬的銲接界面可靠度比較：焊接界面可靠度的等級(jí)Au-Au1Al-Al2Au-Ag3Al-Ni4Au-Al5Cu-Au6Cu-Ag7Cu-Al8Al-Ag9註：數(shù)字越小者表可靠度愈高2023/1/521ASMPacificTechnologyLtd.?2009＊不同金屬的銲接界面可靠度比較：焊接界面可靠IMCGrowthforAu

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CuWire實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明

金線：於打線後一天，就生成Au4Cl和Au2Cl厚達(dá)8um，打線後4天更是生成KirkendallVoid，20天後生成約的金屬間化合物已超過(guò)2um銅線：於一天候沒(méi)有生成任何化合物，16天後才生成非常薄的Cu/Al層，

128天之後僅生成約1um的金屬間化合物，且完全沒(méi)有KirkendallVoid生成2023/1/522ASMPacificTechnologyLtd.?2009IMCGrowthforAu&CuWire實(shí)驗(yàn)結(jié)焊線材質(zhì)差異性分析AUCU優(yōu)點(diǎn)價(jià)格高價(jià)格低導(dǎo)電性較低導(dǎo)電性較高熱傳導(dǎo)係數(shù)較低熱膨脹係數(shù)(CTE)14.2熱傳導(dǎo)係數(shù)高(39.4kW/m2k)熱膨脹係數(shù)(CTE)16.5TensileStrength抗張強(qiáng)度每單位平方公厘最多220TensileStrength抗張強(qiáng)度每單位平方公厘210~370N金屬間化合物的生成快金屬間化合物的生成慢缺點(diǎn)不易氧化易氧化(可信賴度下降存放時(shí)間短)硬度較低硬度高(Bond的力量相對(duì)需要提高，對(duì)Pad的損害很大，較易Cratering)焊線採(cǎi)用金線，是因金線具有電導(dǎo)率大、耐腐蝕、韌性好等優(yōu)點(diǎn)，所以廣泛的應(yīng)用在集成電路，但隨著高密度封裝的發(fā)展，同時(shí)微電子行業(yè)為降低成本、提高可靠性，必將尋求工藝性能好、價(jià)格低廉的金屬材料來(lái)代替價(jià)格昂貴的金，眾多研究結(jié)果表明銅是金的最佳替代品。2023/1/523ASMPacificTechnologyLtd.?2009焊線材質(zhì)差異性分析AUCU價(jià)格高價(jià)格低導(dǎo)電性較低導(dǎo)電性較高熱破壞性測(cè)試-強(qiáng)酸強(qiáng)鹼實(shí)驗(yàn)(Etching)焊球點(diǎn)侵蝕試驗(yàn)之各項(xiàng)需求與步驟：(依客戶需求及材料特性所製作實(shí)驗(yàn)不同)Procedure(實(shí)驗(yàn)步驟Ⅰ)依據(jù)客戶需求及材料選擇使用方法之ㄧ1.從金線站取一顆已打金線的產(chǎn)品2.準(zhǔn)備王水容液(1份硝酸+3份鹽酸)3.將容器中之晶體滴入王水做侵蝕10~20分鐘4.以子將晶體取出，用水清洗5.銲球被王水侵蝕，再以高倍顯微鏡檢驗(yàn)鋁墊侵蝕結(jié)果6.鋁墊若出現(xiàn)彈坑火山口、裂痕或露出矽層則判定為不良2023/1/524ASMPacificTechnologyLtd.?2009破壞性測(cè)試-強(qiáng)酸強(qiáng)鹼實(shí)驗(yàn)(Etching)焊球點(diǎn)侵蝕試驗(yàn)之各TestmethodⅡ(實(shí)驗(yàn)方法Ⅱ)依據(jù)客戶需求材料選擇使用方法之ㄧ1.從金線站取一顆已打金線的產(chǎn)品。2.準(zhǔn)備氫氧化鈉(16gNAOH+1公升去離子水)3.將試管中晶體滴入1ml氫氧化鈉容液，置放於超音波清洗機(jī)內(nèi)，清洗設(shè)定為35分4.鋁墊若出現(xiàn)彈坑火山口、裂痕或露出矽層則判定為不良TestmethodⅢ(實(shí)驗(yàn)方法Ⅲ)依據(jù)客戶需求材料選擇使用方法之ㄧ1.金線拉力測(cè)試後的產(chǎn)品2.準(zhǔn)備鹽酸(HCL)溶液15~20ml，置於加熱板上加熱，溫度120±10℃－加熱20±5分鐘3.之後將鹽酸倒掉，再取純水20~30ml，置於加熱板加熱清洗，溫度80±10℃－加熱15±5分鐘4.銲球被鹽酸侵蝕後，再以高倍顯微鏡檢驗(yàn)鋁墊侵蝕結(jié)果5.鋁墊若出現(xiàn)彈坑火山口、裂痕或露出矽層則判定為不良2023/1/525ASMPacificTechnologyLtd.?2009TestmethodⅡ(實(shí)驗(yàn)方法Ⅱ)依據(jù)客戶需求材簡(jiǎn)易流程圖CheckStep用滴定王水或NaOH覆蓋檢查的部位Step1Step2Step340X顯微鏡用顯微鏡目視確認(rèn)Cratering狀況經(jīng)過(guò)數(shù)分鐘後球體會(huì)剝離開(kāi)鋁層，此時(shí)用清水去除掉學(xué)藥劑2023/1/526ASMPacificTechnologyLtd.?2009簡(jiǎn)易流程圖CheckStep用滴定王水或NaOH覆蓋檢查的異常圖片

DieCrackPhoto(ProbeMark造成)DieCrackPhoto(Bonding造成)不良照片如下：2023/1/527ASMPacificTechnologyLtd.?2009異常圖片

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