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Matthias Wuttig - Mikrosystemtechnik

Einen Einblick in die Welt der "kleinen" Dinge, der Analysemethoden der Mikroelektronik, erhalten Sie auf dieser Seite.

Die Materialanalyse von Verbindungstechnologien der Mikroelektronik befasst sich mit sehr kleinen Dimen­sionen, daher sind Verunreinigungen, Partikel oder fehlerhafte Schnitt­stellen nur mit hochauflösenden Verfahren detektierbar.

Rambus Inline Memory Module
Im Focus befinden sich dabei Betrachtun­gen zerstörungs­freier und destruktiver Präparations­methodiken.


TFBGA_cross-section_solder joint problem Die Verbindungen sind zum Schutz verpackt und teil­weise schwer zugänglich. Zielpräpa­rationen durch Quer­schliffe benötigen zur Ortung des Fehlers eine hohe laterale Auflösung der Laborgeräte.


Das nasschemische Öffnen birgt die Gefahr von Kontaminationen, der zu untersuchenden Zielstelle.

MDFBGA_ wires substrate dies tilted_SEM 50x

Für die Betrachtung einer elektrisch-funktionellen und dauerhaften Verbindung sind unter anderem folgende Parameter signifikant.

nail head_kritische Kontrollparameter

Folgendes Bild zeigt die Verbindungsschnittstelle zwischen dem Silizium chip und dem Kontakt zur "Aussenwelt", also das notwendige Bindungselement, welches eine problemlose Kommunikation mit geringem Informations­verlust ermöglicht.

nail head_contact chip

Eine differenzierte Beurteilung erhält man oft durch einen anderen Blickwinkel, in diesem Fall durch die Analyse eines Querschliffes.

nail head_cross-section_SEM_IMC connection length

Das SAM (Ultraschall) eigent sich hervorragend für die zerstörungsfreie Analyse. Hier sieht man eine fehlende zweite Verdrahtung in der unteren Ebene.

SAM_bond channel

Dieses Bild ermöglicht den Einblick in das geschlossene Gehäuse, mittels des Verfahrens der Röntgenmethode.

TFBGA_Röntgenanalyse.jpg

EDX Analysen

Vereinfacht formuliert dient diese Analyse der Bestimm­ung von Elementen des Periodensystems, die in der Probe vorhanden sind.

Die Funktionsweise des EDX-Verfahrens

"Zur Emission von Röntgenstrahlen wird die Probe, das Atom zunächst angeregt. Dies erfolgt durch den Beschuss von Elektronen. Dabei wird ein Elektron aus einer der inneren Schalen herausgeschlagen. Da dieser derartige Zustand instabil ist, wird die entstandene Lücke sofort durch ein neues energiereiches Elektron aus einem höheren Orbital aufgefüllt. Die Energiedifferenz wird in Form von Röntgenstrahlen frei. Die so entstandene Röntgenstrahlung ist charakteristisch für den Übergang und das Atom, also das Element. Für ein Element sind verschiedene Übergänge erlaubt, je nach dem aus welcher Schale das energiereiche Elektron kommt und in welchen Energiezustand (Schale) die Lücke aufzufüllen ist. Die Energie der Röntgenlinie ist ein Indikator dafür, um welches Element es sich handelt."

FEI XL30 SEM + Röntec (Bruker) EDX

Beispiel zur Identifikation der intermetallischen Phase nach HTS 500h:

Lötoberfläche Cu/Ni/Au – SnPb62 – Lot + Wärmeaus­lagerung

EDX_Beispiel

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