X線分析顕微鏡による   BGA(Ball Grid Array)短絡部の非破壊分析

最近、LSI 製品は、BGA(Ball Grid Array)やCSP(Chip Size Package)と呼ばれるパッケージに移行してきており、ほぼLSIチップと同じ大きさで実装できるようになっています。ここでは、BGA製品の内部をX線分析顕微鏡で非破壊的に分析して、配線トラブル解決に役立てた例を紹介します。

  この製品は一部の端子で電気的に短絡が確認されていたものですが、本装置の透過X線観察機能(いわゆるレントゲン)によって、短絡しているとみられる異常箇所が観察されました。短絡箇所を詳細に調査するため、試料表面に細く絞ったX線を走査して、各ポイントでの特性X線を検出し、これを積算することで、短絡している元素を分析しました。

写真左上の像は、このようにして得たCu(銅)のKα線走査マッピング像を画像処理したものです。白い部分が1層目の配線で、やや弱い黄色の部分は2層目の配線に対応しています。正常な試料の同じ箇所を分析した結果(写真右上)と比べて、矢印に示した箇所で隣接する配線同士が、パターン異常によって短絡しているのが確認できます。

このように本装置は、深さ方向に対しても分解能を有する利点があります。参考のために短絡箇所を表面から光学的に観察した写真(写真左)を示します。従来は分析できなかった試料内部の分析が可能になったことがわかります。

本装置の特長は、X線源を10μmまで細く絞って走査できるので、試料内部の透過X線像が得られて、非破壊での内部分析が可能になったことです。10μmという細い線源を使っているために分解能も高く、小さな領域までを分析することが可能です。

ここに示した例の他にも、基板配線でマイグレーションが発生している場合や、はんだ不具合解析などに非常に有効です。

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JFEテクノリサーチ株式会社 営業本部