隨著第五代行動通訊系統(5G)的普及,半導體元件的尺寸更加縮小、積體規模更加擴大,對產品的檢查分析的需求不斷高漲。
在此介紹使用數位顯微鏡觀察案例較多的BGA(錫球)的觀察和量測案例。

使用數位顯微鏡觀察、量測BGA(錫球)

IC封裝的代表種類

隨著IC集成度的提升,表面黏著型成為了主流。另外,高集成度的IC使用矩陣型(BGA型)封裝。
代表性的IC封裝種類如下所示。

表面黏著型:無引線封裝

SON(Small Outline Non-leaded package)

一種表面黏著封裝方法,沒有接腳,而用電極墊來著為連接用端子。SON是2方向型、適合引腳數少的封裝。

QFN(Quad Flat Non-leaded package)

一種表面黏著封裝方法,沒有接腳,而用電極墊來著為連接用端子。QFN為4方向型封裝。

表面黏著型:矩陣型封裝

BGA(Ball Grid Array)

在封裝的底面上以陣列狀排布球形的焊錫珠作為端子。

PGA(Pin Grid Array)

在封裝的底面上以陣列狀排布引腳作為端子。

LGA(Land Grid Array)

在封裝的底面上以陣列狀排布銅等電極墊作為端子。

IC晶片黏著的代表性接合方法

打線接合

一種用金、鋁、銅等細絲對半導體晶片的電極部和導線架、印刷電路板上的導體之間進行連接的方法。

覆晶接合

一種將IC晶片直接連接至印刷電路板的方法,稱為FC-BGA(Flip Chip-BGA)。IC晶片的電極部分形成球柵陣列,與印刷電路板側的電極連接。與打線接合相比,可節省空間。

  • 左:IC晶片
  • 右:倒裝(正面朝下)

覆晶接合的球柵陣列形成方法的種類

焊錫珠搭載法
將預先成形為球狀的焊錫珠搭載到電極上,透過回流焊形成球柵陣列。相較於錫膏印刷法,可以將球柵陣列做得更高,透過對焊錫珠尺寸進行恆定管理,可以控制球柵陣列的高度偏差。
錫膏印刷法
將錫膏印刷到電極上,透過回流焊形成球柵陣列。產量高,但高度偏差的控制困難。
電鍍法
透過電解電鍍形成球柵陣列。可以形成細微的球柵陣列,但產量低。

用數位顯微鏡觀察和量測BGA(錫球)的案例

以下介紹使用KEYENCE的4K數位顯微鏡「VHX系列」進行的BGA(錫球)的觀察和量測影像的最新案例。

BGA的錫球的傾斜觀察

100× 環狀照明

可以傾斜觀察,能夠從印刷電路板的間隙觀察BGA球柵。

BGA的錫球的3D量測

300× 混合照明(消除光暈影像)

使用混合照明和消除光暈功能,
可以在無光暈狀態下觀察。

BGA的錫球的橫截面觀察
300× 同軸落射照明
錫球的3D觀察
2000× 同軸落射照明
錫球的3D量測
300× 同軸落射照明