半導体の故障解析
- ＜事例内容＞
- PKGの実装前の観察画像に対し、基板実装後に内部の様子に変化が生じたため、観察画像の結果より、故障部位の｢平面研磨｣及び｢断面研磨｣を行い、原因の特定を行いました。
同モードの不良がいくつかある場合には、平面研磨・断面研磨と両方からの解析及び観察ができます。 - ＜解析結果と判断＞
- 変化した部位に空洞が発生していることから、電子部品と基板間には半田ボールで接続後、アンダーフィルを流し込み密着性を上げました。
この白い部分には｢隙間｣が発生したと考えられます。
基板の断面研磨
- ①. ペレットチップ
- ②. PKGのボール端子
- ③. 基板
- ④. アンダーフィル
- ⑤. 故障箇所（ボイド発生）
基板の平面研磨
不良部位の拡大観察
実装信頼性接合部故障解析事例
＜手順＞
- ①. 現品の観察（目視・金属顕微鏡・X線・超音波探傷観察）
- →詳細な観察と外観から得られる情報の記録
- ②. 電気的特性調査
- →不良項目から構造的に考えられる不良部位の特定、及び構造の理解・X線等の観察
→今回の不良は特定端子の導通不良 - ③. 不良解析方法の決定（例として、断面研磨による故障解析事例を紹介）
- このサンプルは、断面研磨で仕上げたものです。
- ①. ペレットチップ
- ②. PKGのボール端子
- ③. 接続ポスト
- ④. 実装基板
- ⑤. 製品（電子部品）と基板の接続点
断面研磨を行い、電気的特性から絞り込んだ端子において、基板と基板ポスト部にクラックが確認。
電子部品のボール部は十分接合されている。
- ①. ペレットチップ
- ②. 電子部品の半田ボール
- ③. ポスト部
- ④. 実装基板配線
SEMで拡大観察し不良箇所を特定。
実装品の一般的な故障解析
故障解析と信頼性評価
故障解析の事例
■使用試料ホルダ：一軸傾斜ホルダ
■研磨ポイント：電気的特性で絞り込んだ部位の配列断面を正確に露出させる。
■不良内容は、端子のオープン（未接合）不良
＜手順＞
- ①. 現品の観察
- →詳細な観察と外観から得られる情報の記録
- ②. 電気的特性調査
- →不良項目から構造的に考えられる不良部位の特定及び構造の理解・X線等の観察
- ③. 不良解析方法の決定（例として、断面研磨を紹介）
- →研磨進行と構造的部位に着目しながら研磨レシピを変更
A.絞り込んだ端子側から研磨を開始する。
→まずは外部端子からの接続線の断面が点状に現れる。
B.最初にペレットチップが搭載されているリードフレームの側面が顔をだす。
C.更に研磨が進むとチップ側面が顔をだす。
左右の均一性を確認。
D.その後、ボンディング側面が顔をだす。
左右の均一性を確認、観察したい端子に着目する。
E.バフ研磨を行い、ボンディング表面と、チップとの接続面の出来栄えを確認し、高倍率のSEM等で最終観察を行い、不良箇所が電気的特性結果と一致する事を確認する。
F.不良の端子を良品端子と比較し構造的違いを観察する。
→不良端子:Bd下に隙間がある
→良品端子:Bd下は密着している
G.SEMで拡大観察し不良箇所を特定する。
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