المجهريات فوق الصوتية (SAM) ذات أهمية جوهرية في صناعة تغليف وفحص أشباه الموصلات، وتشمل تطبيقاتها الأساسية المجالات التالية:

I. الفحص غير المدمر لعيوب التغليف

A. التعرف على عيوب الانفصال الطبقي

المبدأ: من خلال تحليل فروق إشارات الانعكاس الصوتي عند واجهات المواد المختلفة (مثل بين الرقاقة والركيزة، وبين مادة التشكيل والرصاص المعدني)، يقوم المجهري فوق الصوتي بالكشف الدقيق عن الانفصالات داخل هياكل التغليف.

الأهمية: يمنع المشكلات المتعلقة بالموثوقية الناتجة عن الإجهاد الحراري أو عيوب التصنيع.

السيناريوهات النموذجية: الانفصال عند واجهة مادة التشكيل والرقاقة، أو فشل الالتصاق في التغليفات المكدسة متعددة الطبقات.

B. تقييم جودة الربط واللحام

أهداف الفحص: كشف الفراغات، وصلات اللحام الضعيفة، والشقوق في طبقات الربط (مثل روابط الأسلاك والأعمدة النحاسية) ووصلات اللحام (مثل كرات لحام BGA).

الهدف: ضمان سلامة التوصيل الكهربائي واستقرار التجميع.

دراسة حالة: الفحص غير المدمر للدفعات الإنتاجية لكشف عيوب لحام الوصلات الكهربائية (مثل تصنيف المنتجات غير المطابقة عندما تتجاوز نسبة الفراغات 5%).

C. تحليل سلامة البنية الداخلية

الطريقة: باستخدام وضع المسح C بالعبور الصوتي، يقوم المجهري فوق الصوتي بإجراء مسح طبقي طبقي للبنية الداخلية ثلاثية الأبعاد للتغليف (مثل الشقوق الداخلية داخل الرقاقة، والفقاعات الهوائية في مادة التشكيل).

النتيجة: القياس الكمي لمساحة العيب وكثافة توزيعه.

II. تحسين العمليات ومراقبة الجودة

A. توصيف مواد التغليف

تقييم المعطيات: تقييم معطيات العملية مثل اتساق معالجة مواد الغلق، أو انحراف سماكة الرقاقة النحاسية للركيزة.

التوجيه: تقديم تغذية راجعة فعالة لتحسين عمليات التغليف بشكل عام.

مثال: الفحص السريع لعيوب المعالجة (الفقاعات، الشقوق) في الرقاقات المغلفة براتنج الإيبوكسي.

B. دعم تحليل الأعطال

العملية: إجراء تصوير داخلي غير مدمر للأجهزة المعطلة.

الهدف: تحديد نقطة العطل (مثل كسر وصلة اللحام، توسع الانفصال الطبقي) وتقصير دورة تحليل السبب الجذري بشكل كبير.

الاستخدام النموذجي: تحليل السبب الجذري لأعطال وحدات IGBT عالية القدرة.

C. التوافق مع تقنيات التغليف المتقدم

نطاق الدعم: دعم فحص العيوب الداخلية للهياكل المعقدة مثل التكامل ثنائي ونصف وثلاثي الأبعاد، والتغليف النظامي داخل الحزمة SiP.

اتجاه الصناعة: المواكبة لمتطلبات التكامل عالي الكثافة في تغليف أشباه الموصلات الحديث.

III. المزايا التقنية والقيمة الصناعية

الفحص غير المدمر: يلغي الحاجة إلى الاختبارات المدمرة الضارة (مثل اختبار الشد أو القطع المقطعي)، مما يجعله مناسبًا لمراقبة الجودة في الإنتاج الضخم.

الدقة العالية والمسح متعدد الطبقات: يحقق وضع المسح C دقة بمستوى المايكرومتر (مثل استخدام مسبارات بتردد 500 ميجاهرتز)، ويتيح التصوير طبقي للمكدسات متعددة المواد.

الكفاءة وتحسين التكلفة: يحل محل الفحص البصري اليدوي وجزء من فحص الأشعة السينية، مما يزيد بشكل كبير سرعة الفحص وقدرات التحكم في نسبة الإنتاج الجيد.

IV. دراسات حالات التطبيق الرئيسية

فحص تغليف مستوى الرقاقة WLP: التحقق من سلامة هيكل فتحات المرور عبر السيليكون TSV.

فحص الأجهزة القدرة: التحليل الإحصائي لنسب الفراغات وتقييم الأداء الحراري في طبقات ربط وحدات IGBT.

تحليل رقاقات الذاكرة: فحص عيوب بين الطبقات في مكدسات ذاكرة الفلاش ثلاثية الأبعاد 3D NAND.

 الخاتمة: بفضل حساسيته العالية وطبيعته غير المدمرة وقدرات التصوير ثلاثي الأبعاد، أصبح المجهري فوق الصوتي أداة حاسمة في قطاع تغليف أشباه الموصلات، ويلعب دورًا حيويًا في تعزيز موثوقية المنتجات ورفع معايير التحكم في العمليات.