封裝行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)

隨著現(xiàn)代印刷電路板(PCB)、多芯片模塊(MCM)、堆疊式片以及硅通孔(TSV)器件上封裝器件越來越密集、越來越復(fù)雜，遭遇封裝器件失效的可能性也越來越明顯、越來越成問題。

失效分析工程師一直在不斷地設(shè)法優(yōu)化工具、算法和電路編輯的效率以提高良率。SystemNav™是微捷碼設(shè)計(jì)自動(dòng)化有限公司專為設(shè)計(jì)師和失效分析工程師提供的一款新工具，它可徹底隔離造成封裝器件失效或性能降低的源頭。其中部分是通過讓用戶從片到系統(tǒng)層并從系統(tǒng)層到片地快速追蹤信號(hào)，實(shí)施故障隔離和修復(fù)；追蹤到信號(hào)后再讓工程師從物理上將失效分析工具導(dǎo)航到X、Y位置，確認(rèn)失效的根源從而實(shí)現(xiàn)。

傳統(tǒng)上，封裝器件是由金屬引線框架和通過綁定線與金屬引線框架固定的裸片所組成。這項(xiàng)技術(shù)現(xiàn)已非常成熟且失效機(jī)制也廣泛被接受。隨著一個(gè)器件中包含100多個(gè)連接以及一個(gè)系統(tǒng)包含多個(gè)器件這些狀情況的接連出現(xiàn)，封裝器件需要進(jìn)行重大改變才可滿足目前封裝技術(shù)需求。半導(dǎo)體器件可直接貼裝在PCB上，完全替代引線架構(gòu)封裝。許多的PCB也可貼裝到傳統(tǒng)引線框架封裝中，此項(xiàng)技術(shù)即是眾所周知“介入物（interposition）”。

由于這類封裝密度大、復(fù)雜性高，因此制造商主要負(fù)責(zé)最后封裝產(chǎn)品的質(zhì)量和良率；這就需要質(zhì)量保障(QA)團(tuán)隊(duì)與失效分析(FA)團(tuán)隊(duì)緊密協(xié)作，對封裝產(chǎn)品上多個(gè)器件加以分析。

封裝器件隨著尺寸發(fā)展， IC失效分析算法和工具變得尤為重要。除了多個(gè)堆疊式片和硅通孔(TSV)器件以外，多PCB層中的嵌入式被動(dòng)元件又將QAFA復(fù)雜性和挑戰(zhàn)提到了一個(gè)新的高度。目前，標(biāo)準(zhǔn)的封裝一般都超過1,000個(gè)連接。所有上述提及的技術(shù)變化給FA工藝帶來了新的挑戰(zhàn)。

微捷碼進(jìn)一步擴(kuò)展了Camelot™基于IC的CAD導(dǎo)航工具的功能，加入了IC失效分析功能以進(jìn)行封裝器件失效分析，加入了電路編輯功能以實(shí)現(xiàn)與芯片和PC板的系統(tǒng)級(jí)無縫導(dǎo)航和CAD支持的故障定位。它可從電路板到芯片或從芯片到芯片地追蹤電信號(hào)；追蹤各類連接，比如：倒裝芯片貼裝、線焊(wire bond)和TSV；它可將內(nèi)嵌缺陷圖和熱像圖疊加到版圖數(shù)據(jù)上；通過3D橫截面分析和電路圖交叉映射等附加功能，還能夠?qū)崿F(xiàn)小區(qū)域內(nèi)多個(gè)層面可視化。此外，它還可通過疊加內(nèi)嵌圖像到電氣痕跡上、交叉映射電路原理圖到版圖上以隔離并研究故障機(jī)制，再傳達(dá)給故障分析(FA)工具以實(shí)現(xiàn)精確的CAD導(dǎo)航。

就職于半導(dǎo)體公司的失效分析團(tuán)隊(duì)主要負(fù)責(zé)最終封裝工作，即在PCB上貼裝一個(gè)或多個(gè)硅芯片。分析裝置上CAD支持的導(dǎo)航是CAD數(shù)據(jù)查看和基于CAD分析的“實(shí)際”標(biāo)準(zhǔn)。CAD導(dǎo)航技術(shù)范圍現(xiàn)已得到了進(jìn)一步擴(kuò)展，不僅分析芯片，而且芯片貼裝所在的PCB也在其分析范圍內(nèi)。

STMicroelectronics 公司的Quentin Saulnier強(qiáng)調(diào)說：“隨著芯片功能越來越多、芯片空間越來越窄，封裝方面多芯片模塊和系統(tǒng)的引入讓我們一直不斷地面臨新的挑戰(zhàn)。這些新挑戰(zhàn)來源自封裝內(nèi)的片與專屬堆疊式片之間的互連。盡管如此，我們?nèi)圆坏貌灰敫噙@類技術(shù)以完善封裝，微捷碼的SystemNav正是一款能夠解決上述所有問題的工具。這也就是為何我們已著手評估SystemNav是否可行的原因所在。”

多芯片模塊/PCB可按以下配置進(jìn)行設(shè)計(jì)：
(1) 板上多個(gè)片(BGA)
(2) 板上多個(gè) 片(線焊)
(3) 片與片連接
(4, 5) 堆疊式片(線焊/BGA)
(6)系統(tǒng)化封裝

下圖描述了PCB內(nèi)層的一個(gè)并行面，圖中顯示一個(gè)裂縫已貫穿了所有這些銅痕跡。采用SystemNav，用戶在此圖上隔離、調(diào)整并疊加此層面；接著再通過與客戶配置接口（聚焦離子速）溝通，實(shí)施必要的電路重新編輯以修復(fù)故障。