$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Op het gebied micro-elektronica, zoals in vele andere gebieden, niet-destructieve evaluatie op microscopische schaal is nodig bij het karakteriseren van monsters. Specifiek voor de micro-elektronica industrie is er belangstelling probing 3D micro pakketten met meerdere niveaus en multi-materialen, en het identificeren fouten in pakketten tijdens thermische, elektrische en mechanische belasting van componenten. Over de hele wereld synchrotronstraling faciliteiten tomografie en diffractie beamlines die worden gebruikt voor niet-analyse van micro-elektronische pakketten hebben aangewezen. Voorbeelden hiervan zijn afbeelden holtevorming veroorzaakt door elektromigratie 1-3, evalueren mechanismen voor tin whisker groei 4,5, in situ observaties van onderkoeling en anisotrope thermische expansie van tin en intermetallische verbindingen (IMC) 6,7, in situ observatie van stolling en IMC vorming 8-10, anisotrope mechanisch gedrag enherkristallisatie van tin en loodvrije soldeer 10, holten in flip chip hobbels, en in situ waarnemingen van Ag-nanoink sinteren 11. Al deze studies zijn verder gevorderd het begrip en de ontwikkeling van componenten in de micro-elektronische industrie. Veel van deze studies zijn gericht op kleine gebieden in de verpakking. Meer informatie kan worden afgeleid uit testen en karakteriseren de volledige grootte pakket met behulp van hoge resolutie SRμT om hun verdere ontwikkeling.
De elektronische pakketten die nu worden geproduceerd bevatten meerdere lagen van interconnects. Deze pakketten en apparaten worden steeds meer en meer complex, dat vraagt om een 3D-oplossing voor niet-destructieve evaluatie met betrekking tot niet-analyse, kwaliteitscontrole, betrouwbaarheid risicobeoordeling, en ontwikkeling. Bepaalde afwijkingen vereisen een techniek die functies kunnen detecteren kleiner dan 5 urn in grootte, waarbij lege ruimten en scheurvorming in koper omvatten substrate via's, het identificeren van non-contact open en nonwet soldeer pads in multilevel verpakking 12, het opsporen en kwantificeren van holtes in ball grid arrays (BGA's) en C4 soldeerverbindingen. Tijdens het substraat assemblageproces dit soort gebreken moeten worden geïdentificeerd en uitvoerig gecontroleerd om ongewenste storingen te voorkomen.
Huidige CT systemen met laboratorium gebaseerde bronnen, ook bekend als tafelblad, kunnen oplopen tot ~ 1 micrometer ruimtelijke resolutie te verschaffen en wordt gebruikt om de fouten in multilevel verpakkingen met veelbelovende resultaten isoleren. Echter, tafelblad CT-systemen hebben een aantal beperkingen in vergelijking met SRμT setups 13,14. Tafelblad systemen zijn beperkt tot het afbeelden van een bepaalde dichtheid reeks materialen omdat ze meestal slechts één of twee röntgenbron spectra bevatten. Ook through-put-tijd (TPT) blijft lang voor conventionele tabletop CT-systemen die een aantal uren van data-acquisitie tijd per 1-2 mm 2 regio van belang, waarvan can beperking van het nut ervan; bijvoorbeeld, het analyseren van storingen in Through Silicon Vias (TSV), BGAs of C4 gewrichten vereisen vaak het verwerven van meerdere Field of Views (FOV) of regio's van belang met een hoge resolutie in het monster, wat resulteert in totaal TPT van 8-12 uur, dat is een show stopper voor conventionele tabletop CT-systemen bij meerdere monsters moeten worden geanalyseerd. Synchrotronstraling biedt veel hogere flux en helderheid dan conventionele röntgen bronnen, waardoor veel snellere data acquisitie keer voor een bepaald gebied van belang. Hoewel SRμT heeft zorgen voor meer flexibiliteit met betrekking tot de soorten materialen die kunnen worden afgebeeld en monstervolume, het heeft wel beperkingen, die specifiek zijn voor de synchrotron bron en configuratie gebruikt, in het bijzonder maximaal aanvaardbare dikte en steekproefomvang zijn. Voor de SRμT setup op ALS de maximale dwarsdoorsnedegebied welke afgebeeld is <36 x 36 mm en de dikte is beperkt door het energiebereik flux beschikbare materiaal en is sPECIFIEKE.
Dit onderzoek wordt gebruikt om aan te tonen hoe SRμT kan worden gebruikt om een volledig beeld meerlagig systeem pakket (SIP) met hoge resolutie en lage TPT (3-20 min) voor gebruik bij het inspecteren 3D halfgeleidermateriaal. Meer details over het vergelijken van tafelblad CT om Synchrotron Source CT is te vinden in de referenties 13,14.
Experimental Overzicht & Beamline 8.3.2 Beschrijving:
Er zijn synchrotron faciliteiten beschikbaar voor tomografie experimenten over de hele wereld; de meeste van deze faciliteiten overleggen van een voorstel waar de experimentator beschrijft experiment, evenals de wetenschappelijke impact. De hier beschreven experimenten werden al uitgevoerd op de ALS in het Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) bij bundellijn 8.3.2. Voor deze bundellijn zijn er twee energie-modus opties: 1) monochromatische in het energiegebied ~ 7-43 keV of 2) polychroom "wit" licht waar het volledige available energie spectrum wordt gebruikt bij het scannen van een hoge dichtheid materialen. Tijdens een kenmerkende scan bundellijn 8.3.2 een monster op een roterende podium gemonteerd met x-stralen dringen het monster, dan is de verzwakte röntgenstralen worden omgezet in zichtbaar licht door een scintillator, vergroot met een lens en vervolgens geprojecteerd op een CCD voor opname. Dit wordt gedaan terwijl het monster roteert van 0 tot 180 ° produceren van een stapel van beelden die gereconstrueerd is een 3D weergave van het monster met micrometerresolutie verkrijgen. De verkregen tomografische dataset grootte varieert van 3-20 Gb ~ afhankelijk van de scanparameters. Figuur 1 toont een schema van het hok waar het monster wordt afgetast.
Het volgende protocol beschrijft de hier gepresenteerde experimentele opstelling, data acquisitie en bewerkingsstappen nodig zijn voor het afbeelden van een hele micro pakket, maar de stappen kunnen worden aangepast om de afbeelding verschillende monsters. De wijzigingen zijn afhankelijk van de steekproefomvang,dichtheid, geometrieën, en de kenmerken van belang. tabellen 1 en 2 worden de resolutie en steekproefgrootte combinaties verkrijgbaar bij bundellijn 8.3.2 (ALS, LBNL, Berkeley, CA). Voor de micro-elektronische verpakking hier onderzocht werd het monster afgebeeld met een polychromatische ( "witte") balk, die is gekozen vanwege de dikte en de hoge dichtheid van de componenten van het monster. Het monster werd aangebracht in de horizontale richting op een klem monteren deze oriëntatie termijn voor het gehele monster in de hoogte van de bundel, die parallel met een hoogte van ongeveer 4 mm en breedte van ~ 40 mm past dus alleen nog moet één scannen naar het gehele monster te vangen.