后摩爾時代，晶體管大小正不斷逼近原子的物理體積極限，5G、自動駕駛、人工智能、物聯網等應用正快速發展，要求芯片尺寸更小，功耗更低，性能更強，這勢必導致封裝工藝越來越復雜，芯片可靠性下降容易失效，良率下降。可從兩方面解決，一種是芯片材料采用SiC等材料，另一種是芯片封裝工藝。短期能順應芯片發展趨勢的方法主要是芯片封裝工藝，比如目前主流的面積陣列封裝，以及堆疊式封裝，即3D封裝。
一、IGBT模塊封裝失效原因
多芯片堆疊使其內部結構越復雜。例如，一個模組中包含有多個芯片、多個線路以及多個焊點，其中一個環節的失效，可能會導致整個模組的品控問題。由于IGBT成本較高，失效產品流到終端所造成的代價很大。
模塊失效的位置通常深藏在復雜的內部結構，傳統的視覺化難以檢測，所以新的檢測方式必須有效識別、并判定先進封裝失效的原因。封裝級失效分兩類：
1、鍵合線失效：線弧高/低、斷線、少線、多線等問題；
2、焊接層失效：空洞、裂痕、假焊、虛焊等。
二、X光在線全檢是行業趨勢
針對行業痛點，正業科技提供X射線解決方案。X射線檢查機成像系統由X射線源、探測器組成，X射線穿透樣品，在探測器上得到樣品放大的投影圖像。通過X射線能夠穿透封裝過的半導體器件，檢測IGBT內部結構，排查鍵合線和焊接層，為流入市場的芯片增加了一重可靠性保障。?
檢測一般分兩種，一種是可見光檢測，即AOI；另一種就是X光檢測，X射線可以穿透檢測封裝模塊產品內部，實現對內部焊點焊接質量的檢測。正業科技的X射線檢測方案在IGBT模塊上主要解決線路和焊接層的檢測。
此外，市面上大部分的X射線檢測機以離線為主，正業科技的優勢在于可以實現在線全景檢測。
1、人工抽檢難的問題。離線機是通過人工檢查產品的缺陷，效率低，且容易誤判漏判，在線全檢通過提前編程定義檢測標準，實現全自動化檢測。
2、產品成本高的問題。在線全檢可以降低誤判率，減少浪費，也能間接減少成本。
3、提高安全系數。IGBT模組的焊接層有三層，本身焊接難度高，檢測難度大，需要提高檢測效率，減少不良品流入下游所造成的安全隱患和產品功能問題。
三、正業科技的IGBT X射線檢測方案
1、XG5500功率器件-焊接缺陷
XG5500設備主要檢測功率器件的焊接缺陷，采用2D/2.5D在線全檢方式，一般用于產品生產工序段，可應用于工業級、消費級、車規級IGBT模組，通過在線全檢方式檢測焊接點缺陷，對不符合檢測項的不良品進行NG挑選，防止不良品流入下游終端。
檢測IGBT芯片與基板間氣泡，在線檢測時，可以設置合格參數，通過算法計算出氣泡比判定否合格，提高檢測效率。
2、XG5500分立器件-線型缺陷
正業科技獨家開發的XG5500分立器件專用機型有兩個亮點：
采用整盤矩陣式采圖，無需拉料卷料，具有CCD視覺定位系統，機器人自動上料，7英寸料盤檢測用時3 min（3000pcs），誤判率達到3‰，基本可以做到0誤判；
業內獨家的芯片虛擬復盤，可以做到邊采圖邊復盤，追蹤每一個不良品的序列編號。
檢測項目包括IC內部異物，如多余的線，生產過程中混入的異物等，還可以檢測IC線性壞品，如塌線、線擺、弧高、弧低、脫焊等。
3、快速平板CT（在線全檢）
快速平板CT設備主要針對車規級芯片，可以實現在線全檢。車規級芯片對氣泡要求很高，尤其是新能源廠家。正業科技的快速平板CT是全3D在線式自動成像與分析，可用于在線檢測也可用于離線分析。通過CT斷層掃描技術，可以解決傳統2D/2.5D設備無法實現的疊層焊點缺陷檢查，如Open、HIP、QFP/LGA等。效率上可以做到1~1.5分鐘檢測一個IGBT樣品，精度最低可以實現2μm。
在線工業CT主要檢測IGBT內部裝配質量（零部件數量、位置等）、結構缺陷檢測（裂紋、氣孔）、焊接點質量檢測（虛焊等），對問題件進行失效分析等。
5、高精度平板CT（離線）
高精度平板CT離線檢測機型，可用于PCBA、晶圓、芯片、IGBT等高端產品，精度可以做到0.5μm。2D/2.5D成像可以針對ROI實現多軸聯動成像功能，針對局部器件和小型器件可以實現高分辨微米CT三維成像。
正業科技是國內最早開拓新能源行業在線X-RAY企業之一，擁有強大的技術開發團隊，深耕新能源、半導體X-RAY檢測多年，擁有多套不同類型新能源產品缺陷檢測的自動識別成熟算法，成熟的供應鏈?，獲得了廣泛的市場認可。
本文由正業科技?營銷總監 劉思敏《IGBT-X光解決方案》主題報告分享資料整理，關注艾邦半導體網公眾號，回復關鍵詞“20230629”，即可查看演講視頻及下載演講資料。
原文始發于微信公眾號（艾邦半導體網）：X光在線全檢技術提高IGBT良率
