利用同步辐射微断层调查的多尺度三维微电子封装

在微电子领域中，如在许多其它领域，表征样品时在微米尺度的非破坏性评价是必要的。专门用于微电子工业中有探测三维微电子封装，含有多层次，多材料，并且在热学，电学，和机械应力的组件的标识中的包的故障的兴趣。在世界各地同步辐射设施已指定了用于微电子封装的失效分析断层扫描和衍射光束线。其中一些例子是成像造成电^1-3空洞形成，在评估锡须生长^4,5 ​​机制， 在过冷和锡的各向异性的热膨胀和金属间化合物（法团校董会^）6,7的实地观测， 在原位观测凝固并形成IMC ^8-10，各向异性的机械行为，锡的再结晶和无铅焊料^10，空隙在倒装芯片凸点，并在银nanoink烧结¹¹的实地观测。所有这些研究都进一步推进了微电子工业的理解和组件的开发。然而，许多这些研究都集中在包内的小区域。更多信息，可从测试和使用高分辨率SRμT为了进一步发展自己的特性全尺寸封装中收集。

所生产的电子产品的现在包含互连的多层。这些包和设备正变得越来越多的复合体用于非破坏性评价关于故障分析，质量控制，可靠性风险评估，和发展的三维溶液呼叫。某些缺陷需要，可以检测出特征小于5μm的大小，其中包括空隙和裂缝铜ス内部形成技术bstrate通路，识别非接触式开放和nonwet焊盘在多层包装^12中 ，定位和定量在球栅阵列（BGA）和C4焊点空隙。在衬底组件过程中，这些类型的缺陷必须确定并广泛地监测，以避免不必要的故障。

使用基于实验室的来源，也称为桌面目前CT系统中，能够提供高达〜1微米空间分辨率，和被用来隔离在与有希望的结果的多级封装的故障。然而，相对于SRμT设置^13,14时桌面CT系统有一定的局限性。桌面系统仅限于成像的材料，因为它们通常仅包含一个或两个x射线源光谱一定的密度范围内。此外通量时间（TPT）保持长期为需要几个小时的数据采集时间每兴趣1-2毫米²区域，该区域CA传统的桌面CT系统n个极限其实用性;例如，穿硅通孔（TSV），BGA的或C4接头通常需要在样品中采集感兴趣视图（FOV）或区域的多个场的分辨率高，导致在分析失败的8-12小时总TPT，这是一个显示塞何时多个样品必须分析传统的桌面CT系统。同步加速器辐射提供高得多的通量和亮度比传统的x射线源，从而导致更快的数据采集时间为感兴趣的给定区域。虽然SRμT确实允许用于相对于类型的可以成像和样品体积的材料更大的灵活性，但它确实有局限性，这是特定于同​​步加速器源和使用的设定，具体而言最大可接受厚度和样品大小。为ALS的SRμT设置可以被成像的最大截面积为<36×36毫米，厚度是由能量范围和磁通可用限制，并且是材料Specific。

本研究用于演示SRμT可以如何被用于图像中的封装（SIP）的带有使用高分辨率和低TPT（3-20分钟）的整个多级系统中检查三维半导体封装。在比较桌面CT对同步加速器源CT的更多细节可以在参考文献^13,14找到。

实验概述和光束线8.3.2描述：
有可为世界各地的断层实验同步加速器设施;大多数这些设施需要提交所在的实验者描述了实验，以及其科学影响力的提议。这里描述的实验都在ALS劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL）的光束线8.3.2执行。对于此束线有两种能量模式选择：1）在能量范围〜7-43千电子伏或2）多色“白”光，其中整个availa单色扫描高密度材料时，竹叶提取能量谱被使用。期间在束线8.3.2一个典型的扫描一个样本被安装在一旋转台，其中x射线穿透样品，然后将衰减的X射线通过闪烁器转换成可见光，由透镜放大，然后投射到CCD记录。这是当样品从0到180°产生的图像的堆叠是重建以获得具有微米分辨率的样品的3D视图旋转完成。所得断层数据集大小从〜3-20千兆根据扫描参数的范围内。 图1示出了样品被扫描的笼的示意图。

这里提出了以下方案描述了实验装置，数据采集，和用于成像的整个微电子封装所需的处理步骤，但该步骤可被修改，以图像的各种样品。修改取决于样品的大小，密度，几何形状，和特征的兴趣。 表1和2本可在束线8.3.2分辨率和样本大小的组合（ALS，LBNL，伯克利，CA）中。对于这里研究的微电子封装的样品用的多色（“白”）的光束，这是由于厚度和样品的组分的高密度选成像。将样品安装在水平方向上的卡盘架，该取向允许整个样本以适应光束，这是具有〜4个毫米，〜40毫米宽的高度并行的高度内，因此只需要一个扫描捕获整个样本。