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Metallographische Praparation mikroelektronischer Komponenten

Aufgrund der Große和Komplexitat冯mikroelektronischen Komponenten萤石您Praparation毛皮死metallographische分析一张Herausforderung darstellen。在这位Anleitung信德死speziellen Techniken和Gerate beschrieben,死苏珥Gewahrleistung进行effektiven和genauen kontrollierten Materialabtrags贝mikroelektronischen Proben麻省理工学院reproduzierbaren Ergebnissen erforderlich信德。

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死Haupteigenschaften mikroelektronischer Komponenten

在窝letzten 25几年您死Entwicklung Fertigung elektronischer Gerate不大Fortschritte gemacht。Es唠叨他,denen elektronische Bauteile groß和unformige在der Regel einzelnen auf großen Leiterplatten verlotet waren。

麻省理工学院der Entwicklung der ersten integrierten Schaltkreise (IC) begann死Miniaturisierung elektronischer Komponenten。ICs信德kleiner、verlasslicher preisgunstiger herzustellen和leistungsstarker als verdrahtete Bauteile。ICs kombinieren aktive Bauteile(以色列立Transistoren Dioden)和被动Bauteile(以色列立Widerstande Kondensatoren)静脉汪汪汪einzelnen麦克尔进行Halbleitermaterials (der Regel Silizium),死欧什als晶片bezeichnet将,祖茂堂einem vollstandigen elektronischen Schaltkreis。这张Mikroelektronikchips了丹auf静脉Leiterplatte angebracht,死在一张elektronische Einheit eingebaut将。

Metallographie mikroelektronischer Komponenten

死meisten mikroelektronischen Komponenten了在Massenfertigung hergestellt,苏打水死Qualitatskontrolle normalerweise auf thermische Belastungstests beschrankt坚持,嗯fehlerhafte Teile祖茂堂erkennen。死Metallographie spielt allerdings一张wichtige罗尔贝:
  • Entwicklung、设计和Durchfuhrung冯Fehleranalysen冯Komponenten汪汪汪芯片基础:Querschliffe der Komponenten了untersucht,嗯potenzielle Mikrovias, Risse, Hohlraume, Lotperlen, leitende层奥得河Verbindungen祖茂堂erkennen。
  • Stichprobenuntersuchungen:这在verschiedenen了Stadien des Fertigungsprozesses durchgefuhrt。

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Abb。1: Einzelheit静脉linearen IC麻省理工学院Leiterbahnen Widerstanden,通过和Kondensatoren der米

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Abb。2: Querschliff进行Silizium-Wafers麻省理工学院Leiterbahnen静脉IC

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Abb。3:汪汪汪静脉Leiterplatte angebrachte Komponenten

Mikroelektronische Komponenten enthalten verschiedenste Werkstoffe,是不是格拉斯、Keramik, Metalle和复合神经节,死sehr unterschiedliche Eigenschaften抗议。死Probenpraparation erfordert kontrollierten Materialabtrag,嗯死individuellen Eigenschaften der verschiedenen Werkstoffe祖茂堂erarbeiten。

Typische Prufungen:
  • Große和Verteilung冯·Fehlern她Hohlraumen, Einschlussen Rissen
  • 和Bindung和Haftung冯Werkstoffen deren Grenzflachen
  • Abmessungen和形式der verschiedenen Teile des包装材料:Schichtdicke, Drahte Lotverbindungen
  • 在keramischen Porositat和Risse Werkstoffen
  • Planheit和Randscharfe (wobei sehr邓恩层说是窝verschiedenen Werkstoffen贝hohen Vergroßerungen gepruft了)

Aufgrund der Große和Komplexitat冯mikroelektronischen Komponenten萤石您Praparation毛皮死metallographische分析一张Herausforderung darstellen。才信德spezielle Techniken和Gerate erforderlich,嗯死erforderliche Prazision在内的des kontrollierten Materialabtrags sicherzustellen

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Abb。4: Beispiele毛皮死Werkstoffzusammensetzung mikroelektronischer Komponenten

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Abb。5: Mehrschicht-Kondensator (1) gelotet auf一张Kupfermetallisierung der gedruckten Schaltung (2);Ermudungsbruch(3),火线的军队verlauft das对很多

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Abb。6 a和b: Keramik麻省理工学院库弗尔麻省理工学院(hoh Vergroßerung,死的死unterschiedliche Planheit zeigt: a)以前Feinschleifen麻省理工学院SiC-Folie /纸;b)以前Feinschleifen麻省理工学院的钻石MD-LargoFeinschleifscheibe

Typen mikroelektronischer Proben

来自materialographischer Sicht umfasst死Mikroelektronik drei Probentypen:

Silizium -晶片
死Leistung进行Halbleiters形式进行Silizium-Wafers是eng麻省理工学院青年社Materialeigenschaften, genauer gesagt Gefuge和chemische Zusammensetzung, verbunden。来自diesem浅滩是死materialographische分析冯Silizium-Wafern sowohl在内der Entwicklungsphase静脉elektronischen Komponente als欧什毛皮Qualitatskontrolle冯Bedeutung死去。

邓恩Scheiben des zylindrischen Silizium-Ingots了mittels kontrolliertem Materialabtrag materialographisch毛皮死亡分析军队der Regel死IR-Mikroskopie和死FTIR-Spektroskopie prapariert。去prazisem materialographischem Polieren了死平行-奥得河Querschliffe des Silizium-Wafers gepruft der不verkapselten形式。死Einzelheiten integrierter Schaltkreise了我去Große和艺术der分析unt einem Licht -奥得河Elektronenmikroskop untersucht。

IC-Bausteine和Bauteile
死einzelnen晶圆了mithilfe verschiedener Verbindungs——和Beschichtungstechnologien祖茂堂kompakten ICs奥得河Bauteilen verpackt。这位winzigen Materialographische Querschliffe, hochkomplexen mikroelektronischen Bauteile Entwicklung了,设计、贝Produktionsstichproben和Fehleranalysen verwendet。这位Untersuchungen ziel4】Erkennen冯·Rissen Poren, Lotperlen, leitfahigen和dielektrischen层,Verbindungen等。

Schwerpunkt der metallographischen Untersuchung是haufig静脉bestimmter德国包装材料。这本ziel4萤石努尔mittels kontrollierten Materialabtrags identifiziert和erreicht了。您叫Kondensatoren Diskrete Bauteile, Widerstande等。,werden ebenfalls materialographisch untersucht, um die Defekte der Geometrie und des Gefüges zu erkennen.

LeiterplattenLeiterplatten,欧什gedruckte Schaltungen genannt, bestehen来自einem Tragermaterial来自glasfaserverstarktem Epoxid奥得河Keramik, darauf aufgebrachten Kupferschichten和durchkontaktierten Lochern,死(欧什als„通过“bezeichnet了)。


死Probenpraparation毛皮Leiterplatten dient大足,Defekte im Substratmaterial法登说。阿莱maßgeblichen Industriestandards和规格verlangen一张materialographische Prufung der Qualitat冯Lotverbindungen auf静脉Leiterplatte。祖茂堂diesem Zweck将静脉Testcoupon entnommen和prapariert,苏打水死Bohrungsmitte des通过螺母einem Mikroskop untersucht了萤石。和风景明信片weitere Prufung镀金窝Verbindungen der Koharenz和迪克·冯·Beschichtungen死在Querschliffen normalerweise gepruft了。

Herausforderungen贝der Praparation冯mikroelektronischen Proben

贝姆kontrollierten Materialabtrag和贝der Zielpraparation冯mikroelektronischen Proben treten drei Herausforderungen感兴趣haufig汪汪汪。

死geringen Abmessungenverlangen spezielle Gerate和entsprechendes Zubehor,死皮死Handhabung sehr kleiner Proben geeignet信德。Aufgrund der Abmessungen,死normalerweise im Mikrometerbereich liegen,是欧什贝Schritten是不是民主党Trennen和Schleifen hohere Genauigkeit als ublich erforderlich。

死Materialzusammensetzung是komplex,da der Regel weiche Metalle、Keramik和Verbundstoffe梅祖茂堂mikroelektronischen Bauteilen verbaut信德。死verlangt Kompromisse贝der Wahl der Praparationsmethode和参数,死sorgfaltig auf死vorgegebenen Anforderungen abgestimmt了得。

静脉kontrollierter材料 abtrag 和一张genaue Praparation信德unerlasslich,要是kleine Ziele untersucht了。死Prufung静脉metallographischen探针umfasst haufig死Untersuchung进行bestimmten德国des包装材料verbundener芯片。Das萤石sehr zeitaufwandig盛,da毛皮窝kontrollierten Materialabtrag一张Technik麻省理工学院manuellem Schleifen麻省理工学院anschließendem Prufen verwendet将,d·h·wiederholtes Schleifen和Prufen, bis Das ziel4向坚持和poliert了萤石。

在der大幅减退和贝der Fehleranalyse萤石das Verfehlen进行ziel4贝姆manuellen Schleifen麻省理工学院anschließendem Prufen窝Verlust静脉einmaligen和bedeuten teuren探测器。来自diesem浅滩的zunehmend automatisierte和optimierte Losungen verwendet,死西奇的军队hohe mechanische Prazision, optische Messeinheiten和spezielle Probenhalter auszeichnen。

Haufig auftretende问题贝der Praparation冯mikroelektronischen Proben:
  • Trennen: Splittern奥得河Risse贝Silizium-Wafern,格拉斯奥得河Keramik。
  • Einbetten: Mechanische Verformung和thermische Beschadigung。
  • Schleifen: Brechen der sproden Bestandteile,是不是Glasfasern奥得河Keramik
  • Polieren: Verschmieren weicher Metalle;浮雕aufgrund冯Harteunterschieden der Werkstoffe静脉Komponente;Siliziumkarbid和Diamantpartikel im


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Abb。7: Erkennung进行里斯期静脉二极管

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Abb。8: Querschliff军队杯美好Mehrschicht-Keramikkondensator麻省理工学院Ermudungsrissen der Lotverbindung

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Abb。9: Großer黑体辐射腔静脉Lotverbindung auf静脉Leiterplatte (50 x)

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Abb。10:在静脉腔和里斯期Lotverbindung auf静脉Leiterplatte(200倍)

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Abb。11: Querschliff冯·Lotperlen DIC

Praparation冯mikroelektronischen Komponenten: Trennen & Einbetten

Trennen mikroelektronischer Proben

我去Große和Zerbrechlichkeit der mikroelektronischen Komponente奥得河Baugruppe是伏尔民主党Trennen moglicherweise Einbetten erforderlich,嗯死Teile奥得河Komponenten zusammenzuhalten和所以mechanische Beschadigungen祖茂堂vermeiden。

贝姆Trennen是音麦darauf祖achten窝Trennschnitt所以魏特entfernt冯民主党祖茂堂untersuchenden德国anzusetzen, dass一张mechanische Beschadigung vermieden将。新一轮Trennen der探针将Restmaterial vorsichtig abgeschliffen。麻省理工学院diesem Vorgehen将das Risiko冯Rissbildungen贝keramischen Werkstoffen, Absplitterungen·冯·格拉斯奥得河静脉Ablosung冯层奥得河Lotstellen verringert。

贝姆Trennen冯mikroelektronischen Komponenten steht,我去艺术der祖茂堂untersuchenden mikroelektronischen探测器,风景明信片große Auswahl冯Prazisionstrenngeraten苏珥Verfugung:
  • Trennen冯Kunststoffen:海尔empfehlen我们elektroplattierte Diamanttrennscheiben (E1D20麻省理工学院)奥得河Diamanttrennscheiben Kunststoffbindung (B0D20)。
  • Große Komponenten:海尔empfehlen我们Secotom麻省理工学院elektroplattierten Diamanttrennscheiben (Durchmesser: 20 mm奥得河,皮毛dunnere Schnitte, 15毫米)。
  • Einzelne, kleine奥得河zerbrechliche Komponenten:海尔empfehlen我们Accutom,es可以在河口欧什kleinere Trennscheiben verwendet了。
  • Mobiltelefon奥得河风景明信片麻省理工学院Komponenten bestuckte Leiterplatte:海尔empfehlen我们静脉Gerat mittlerer Große,是不是Secotom

Einbetten mikroelektronischer Proben

Mikroelektronische Komponenten eignen西奇aufgrund我Verbundstruktur和Zerbrechlichkeit不毛皮das Warmeinbetten。才可以给努尔静脉埃森zum Kalteinbetten verwendet了。Allerdings信德bestimmte Akrylharze zum Kalteinbetten ungeeignet, da您hohe Aushartetemperaturen entwickeln和西奇死gebildete Warme negativ auf很多和复合神经节auswirken萤石和da死hohe Schrumpfung Silizium-Wafer zerbrechen萤石。

死Einbettmethode弄乱一个死Analysemethode angepasst了:
  • Regelmaßig geformte Einbettungen,死unt einem Lichtmikroskop untersucht了:durchlassige Epoxid-Einbettmittel (ProntoFix,EpoFix)
  • Fullen冯Hohlraumen和Poren: Vakuumimpragnierung
  • 在einem Blaufilter和Orangefilter Lichtmikroskop: Zumischen进行fluoreszierenden Farbstoffs (EpoDye)zum Epoxid-Einbettmittel erhoht窝Kontrast冯Hohlraumen Rissen
  • Sehr kleine通过:透明Einbettmittel麻省理工学院geringer Viskositat, das迅速地在洛克fließt。
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Praparation冯mikroelektronischen Komponenten: Schleifen Polieren

Abhangig von der Große der mikroelektronischen Komponenten和der Anzahl der祖茂堂praparierenden Proben萤石一张冯drei Methoden zum Schleifen和Polieren verwendet了:manuell, halbautomatisch奥得河automatisch。

静脉Planschleifen麻省理工学院einem groben Schleifmittel是祖vermeiden哒死sprode Werkstoffe beschadigen和schwere Verformungen weicher Metalle verursachen萤石。

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Abb。12:里斯期和布鲁赫静脉Glasdiode军队Grobschleifen麻省理工学院SiC-Folie /纸

Empfohlener 3-stufiger Prozess zum Schleifen和Polieren冯-和Querschliffen平行

1。Schritt:
Hervorragende Planheit军队Feinschleifen麻省理工学院Diamanten auf静脉starren麦克尔(MD-Largo),希望自己的军队Schleifen麻省理工学院Siliziumkarbidfolie /纸

2。Schritt:
嗯死Planheit祖erhalten folgt静脉Polieren麻省理工学院Diamanten Seidentuch。信德Schleifpartikel im魏晨Metall eingedruckt,将das Diamantpolieren fortgesetzt, bis阿莱这Partikel entfernt信德。

3所示。Schritt:
麻省理工学院Endpolieren kolloidalem Siliziumdioxid (OP-U NonDry)毛皮kurze时间嗯救援祖茂堂vermeiden。

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Abb。13:救援去Polieren aufgrund der unterschiedlichen哈特Werkstoffe

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Abb。14: Diamantpartikel im

Manuelle Praparation冯mikroelektronischen Komponenten

贝der manuellen Praparation冯不verkapselten Silizium-Wafern和包装材料是三脚架静脉nutzlicher Helfer贝姆manuellen Schleifen麻省理工学院anschließendem Prufen。贝diesem埃森将一张Schleiffolie麻省理工学院静脉Korngroße冯·30µm bis 0 05µm auf静脉Glasplatte befestigt和死亡调查manuell geschliffen poliert。

Halbautomatische Zielpraparation冯mikroelektronischen Komponenten

贝姆halbautomatischen kontrollierten Materialabtrag将SiC-Folie /纸verwendet。我们empfehlen死Verwendung冯speziellen Probenhaltern,是不是AccuStop奥得河AccuStop-T、皮毛sowohl eingebettete als欧什不eingebettete mikroelektronische Komponenten。要是mehrere Proben auf大约50µm伏尔民主党ziel4 abgeschliffen信德,Proben aus的死亡AccuStopentnommen和zum Feinschleifen和Polieren jed einzelnen探针在静脉halbautomatisches Gerat eingesetzt。

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Tabelle 1: Praparationsmethode毛皮mikroelektronische Komponenten、eingebettet Durchmesser 30毫米

Vollautomatische Zielpraparation冯mikroelektronischen Komponenten

毛穴vollautomatischen kontrollierten Materialabtrag empfehlen我们静脉automatisches Gerat,是不是TargetSystem。Der对Praparationsprozess dauert, einschließlich Trennen, 45 - 60 Minuten。

TargetSystem fuhrt伏尔der Praparation静脉Ausrichten和Messen der探针的军队,一个das西奇das Schleifen和Polieren anschließt。Im Falle冯sichtbaren Zielen erfolgt死mithilfe进行Videosystems,贝不sichtbaren Zielen麻省理工学院einem Rontgengerat。Das Gerat ermoglicht杯kontrollierten Materialabtrag麻省理工学院这位-和Parallelschliffen eingebetteter和不eingebettete Proben麻省理工学院静脉Genauigkeit冯±5μm。

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Abb。15:目标z视频zum Positionieren和Messen向Ziele

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Abb。16: Rontgenaufnahme静脉探针麻省理工学院不sichtbaren Zielen

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Abb。17:探针麻省理工sichtbarem ziel4视频

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Abb。18:缰绳麻省理工学院探针和Angabe der Abstande死automatisch gemessen和berechnet了

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Tabelle 2: Praparationsverfahren毛皮死Zielpraparation mikroelektronischer Komponenten

Bewahrte Methoden法登您在unserem e-Metalog

死Wahl冯Schleif——和Polieroberflachen -suspensionen sollte冯古老Anforderungen Abtragrate, Planheit,救济,Randscharfe和Verschmieren bestimmt了。Unser e-Metalog enthalt rund 25 Spezialmethoden毛皮elektronische Bauteile,死一张breite Auswahl一个Werkstoffkombinationen和Praparationsanforderungen abdecken。所以将您死没有erleichtert。
Weitere Informationen

Atzen mikroelektronischer Proben

Mikroelektronische Komponenten enthalten verschiedene Werkstoffe,死灯jeweils unterschiedlich reflektieren。Der dadurch erhaltene Kontrast reicht normalerweise来自,汪汪汪Atzen verzichten祖茂堂能帮。要是Atzen dennoch erforderlich盛sollte, empfehlen我们Endpolieren麻省理工学院kolloidalem Silizium,da和库弗尔dadurch要angeatzt了。Verwenden您毛皮das Endpolieren死悬挂OP-S NonDry,der您一张geringe门格Wasserstoffperoxid zugeben (3%)。Kontrollieren您死调查30票Sekunden,嗯静脉ubermaßiges Atzen祖茂堂vermeiden。这位Zeitraum战争不朗充分地,Atzen到火车总站在kurzen Schritten堡垒。

Unsere Empfehlung毛皮Atzmittel皮毛的充足和Kupferlegierungen在mikroelektronischen Komponenten:
瓦塞尔25毫升
25毫升Ammoniumhydroxid
0,5 - 10毫升Wasserstoffperoxid (3%)

嗯窝Kontrast进行Gefuges魏特祖verstarken empfehlen我们folgende Beleuchtungstechniken:
  • 在keramischen Dunkelfeld: zum Erkennen冯Rissen Werkstoffen
  • Differenzieller Interferenzkontrast和polarisiertes发亮:zum Erhohen des Kontrastes奥得河der色彩bestimmter Werkstoffgefuge
拉登您死VOLLSTANDIGE应用注释麻省理工学院PRAPARATIONSMETHODEN HERUNTER

Zusammenfassung

ICs, Silizium-Wafer和Leiterplatten信德wichtige Bausteine现代化elektronischer Gerate。贝民主党设计,der Entwicklung和这位mikroelektronischen der Fehleranalyse Komponenten spielt死Metallographie一张entscheidende罗尔。

ICs, Silizium-Wafer和Leiterplatten拉森西奇jedoch不ohne Weiteres毛皮metallographische分析praparieren死去。ICs信德klein weisen【周伟森】一张komplexe Geometrie和汪汪汪bestehen haufig来自verschiedenen Werkstoffen,她Metall,格拉斯奥得河Keramik。大刀是der kontrollierte Materialabtrag zeitaufwendig, das Schleifen和Polieren bis祖茂堂einem bestimmten ziel4 im Inneren des Bauteils verlangt Geduld。

Mithilfe冯Spezialzubehor (AccuStop)萤石der manuelle和halbautomatische kontrollierte Materialabtrag vereinfacht了。贝der vollautomatischen Zielpraparation bietet TargetSystem冯Struers静脉快速地,prazises Schleifen Polieren。嗯一张Reliefbildung来harten魏晨层和Werkstoffen祖verhindern empfehlen我们das Schleifen麻省理工学院Diamanten auf starren Scheiben和das Diamantpolieren麻省理工学院harten Tuchern。

静脉Atzen是贝mikroelektronischen Komponenten normalerweise不erforderlich。Sollte es dennoch erforderlich盛,empfehlen我们静脉Endpolieren麻省理工学院kolloidalem Silizium, da很多和库弗尔dadurch要angeatzt了。

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Holger Schnarr

阿莱Abbildungen冯·凯尔西Torboli Anwendungsspezialistin,美国
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