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半導体の観察

2017年04月01日更新

分析・試験事例

■半導体パッケージの欠陥観察

 X線CTと超音波顕微鏡を用いて、半導体パッケージの内部観察を行いました。 

[サンプル]

 半導体パッケージ

[画像]

 X 線透視画像と超音波顕微鏡の反射画像を比較しました。

X線透視画像 超音波反射画像
半導体の内部観察1
半導体の内部観察2
X線管電圧:120kV
X線管電流:100μA
    走査範囲:20mm×20mm
プローブ周波数:110MHz   

 X 線透視画像では、ハンダボールや配線などX線の吸収が大きい部分が観察対象となります。
 超音波顕微鏡の反射画像では、剥離部分を、カラー表示機能を用いて赤で表示しました。
 超音波顕微鏡では、界面の反射波を取り出して画像構築するため、X線CTでは観察が困難な剥離の観察に適しています。

■半導体の内部観察

 超音波顕微鏡を用いて半導体内部の観察を行いました。X線CTではほとんど映らない半導体パッケージ内部のアンダーフィルの剥離状況やシリコンチップを観察することができます。

[サンプル]

 半導体パッケージ(断面図)

 半導体パッケージ(断面図)

[3D画像]

 CT撮影データから 3 次元的なイメージを作成しました。右側の 3次元画像では接合部の細かな状態を観察することができます。

半導体の内部観察2
半導体の内部観察3

■半導体部品(フリップチップ)の欠陥の観察

 超音波顕微鏡を用いて半導体部品(フリップチップ)の欠陥の観察を行いました。

[サンプル]

 フリップチップ

フリップチップ

[反射画像]

 フリップチップの内部を観察したところ、白い樹状模様が確認されました。白く見える部分は超音波の反射が強いことを示しており、樹状模様は表面からの深さを考慮すると、チップ下狭ギャップに生じていると考えられ、アンダーフィル剤の流れや、剥離等の欠陥ではないかと推察されます。

半導体の内部観察1
半導体の内部観察2

内部に樹状模様が確認できました。

プローブを変更し、樹状模様を明瞭に撮像しました。

   走査範囲:15mm×15mm
プローブ周波数:110MHz   
   走査範囲:20mm×20mm
プローブ周波数:50MHz   

■半導体部品(携帯電話フリップチップ)の欠陥の観察

 超音波顕微鏡を用いて、携帯電話に用いられている半導体部品(フリップチップ)の内部観察を行いました。

[サンプル]

 フリップチップ(携帯電話)

半導体の内部観察9

[反射画像]

 アンダーフィルと基板表面の界面の反射波を取り出し、プローブを走査して界面の状態を画像化しました。白く見える部分はアンダーフィルの基板からの剥離部分ではないかと推察されます。

半導体の内部観察10
   走査範囲:11.5mm×11.5mm
プローブ周波数:110MHz   
半導体の内部観察10
   走査範囲:11.5mm×11.5mm
プローブ周波数:110MHz   

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