应用分享|Sensofar 3D光学轮廓仪在IMC检测与半导体芯片粘合检测中的应用

2026-03-18 14:10:53, 星河视域 星河视域(无锡)智能科技有限公司




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仪器设备介绍


产品简介

S-neox在半导体、光学器件、材料、超精密加工、航空航天等领域被广泛应用。能够观测产品材料的表面形貌和轮廓尺寸;能够实现产品结构的2D尺寸、3D尺寸测量;能够实现图像的自动拼接;

该设备具有高分辨率、大景深观察,纵向分辨率达0.01nm;能够进行表面粗糙度、台阶高度等微结构测量;

设备同时拥有白光干涉、相位差干涉、共聚焦、多焦面叠加等几种不同的测量功能技术,在使用中可以一键切换几种不同的测量模式,针对不同表面结构和不同精度要求的产品都能完成测量分析。

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告别复杂制样!

Sensofar 极速完成IMC检测


IMC 粘合过程及特性

IMC(金属间化合物覆盖率)是评估焊线键合质量的核心特征参数。在组装过程中,电缆与芯片或电路板利用压力与热量实现连接。在此过程中,界面处会形成金属间化合物覆盖。由此形成的金属间化合物层可确保两种材料粘结在一起。为研究其粘结过程,需将该线路的导线剪断,方能成像金属间化合物层在连接器中的分布情况。其特性是IMC值越高,金属间化合物层的分布越均匀,元件之间的粘附可靠性越强。

Sensofar 的IMC光学测量方案

搭载蓝、红、绿三色LED光源的S neox 3D光学轮廓仪,相较于其他测量方法,无需进行样品制备,且测量效率更高。

在分析方面,最新版本的SensoPRO中有一个新插件。名为IMC插件,它可以通过地形特征检测感兴趣区域,并利用该颜色信息计算出IMC,从而实现更精确的数据分析。

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芯片粘合无缺陷!

Sensofar助力半导体芯片粘合检测

在半导体器件的精密制造过程中,芯片粘合是决定产品可靠性与性能的关键环节。粘合剂层的质量直接影响芯片的机械支撑、散热效率及电学连接性能。如何对微米乃至纳米尺度的粘合层实现无损、高效、精确的三维表征,是行业面临的核心挑战。Sensofar S neox 3D光学轮廓仪凭借其非接触、高分辨率的超高速共聚焦测量技术,为半导体芯片粘合工艺的优化与质量保证提供了创新性的解决方案。

半导体芯片粘合:

粘合剂的关键作用

在半导体制造中,芯片粘合是一个关键过程,其中单个半导体芯片(Die)被附着到封装基板或引线框架上。这一过程不仅提供机械支撑,更是确保有效热管理的核心环节。

Die附着主要存在两种技术路径:引线键合与倒装芯片键合。无论采用何种方式,均需使用专门的Die附着粘合剂以实现牢固结合。此类粘合剂不仅确保封装结构的机械完整性,亦是散热管理的关键介质,在特定应用场景下还承担着导电功能。因此,粘合剂的合理选型与精确施胶,以及涂布均匀性、无缺陷控制,对于半导体器件的长期可靠性与高性能表现具有重要意义。

行业挑战:传统检测方式的局限

粘合剂层的质量控制,传统上依赖接触式测量或速度较慢的二维检测方法。这些方法存在明显局限:

  • 接触式测量:可能对精密的芯片或脆弱的粘合层造成损伤或污染。

  • 测量速度慢:无法满足生产线对高效率、大批量检测的需求,成为产能瓶颈。

  • 信息不完整:难以获取粘合剂层的完整三维形貌信息,如厚度均匀性、扩散轮廓以及内部可能存在的微小气泡(空洞)等。

Sensofar解决方案:

超高速共聚焦3D光学轮廓仪

面对上述挑战,Sensofar S neox 3D光学轮廓仪凭借其创新的技术优势,为芯片粘合检测提供了完美答案。

核心技术:世界专利的超高速共聚焦算法

区别于传统共聚焦技术的低速瓶颈,Sensofar采用的超高速共聚焦测量算法是一项获得世界专利的技术。它将测量速度比传统技术提升了3-5倍,使得在生产线上对芯片粘合质量进行100%在线或抽样检测变得高效可行,为全面质量控制与工艺优化奠定了坚实基础。

核心优势:

  1. 非接触、高分辨率:完全避免了对样品可能造成的任何物理损伤或污染,同时能够实现纳米级的分辨率,精准捕捉表面形貌。

  2. 三维全场测量:不仅能测量高度,更能一次性获取被测区域的完整3D形貌图,直观展示粘合剂层的厚度分布、溢出情况以及可能存在的缺陷。

  3. 高效自动化兼容:超高的测量速度和稳定的性能,使其易于集成到自动化生产线中,实现智能化、无人化的质量检测流程。


使用10倍共聚焦镜头测量

芯片粘合的三维轮廓图

实际应用:精确表征,优化工艺

Sensofar S neox 3D光学轮廓仪在芯片粘合检测中扮演着“工艺显微镜”和“质量裁判官”的双重角色:

  • 评估轮廓与厚度均匀性:精确测量粘合剂涂布后的厚度及其在芯片底部的分布均匀性,确保没有过薄(导致粘接不牢)或过厚(影响散热或导致短路)的区域。

  • 识别关键缺陷:能够清晰识别出空洞、裂纹、杂质以及多余材料的溢出等缺陷。这些缺陷是影响器件散热、机械强度和长期可靠性的潜在杀手。

  • 量化分析,反馈工艺:通过配套的SensoPRO Plugins插件,可以对测量结果进行深入的量化分析,如截面分析、粗糙度计算、体积统计等。这些数据为工程师优化点胶参数、改进贴装工艺提供了直接的、量化的依据。


芯片粘合剂截面


使用 SensoPRO Plugins插件分析

在半导体制造向更小尺寸、更高集成度及更严苛可靠性要求演进的过程中,各工艺环节的精确控制均至关重要。Sensofar凭借其全球领先的超高速3D光学轮廓测量技术,为芯片粘合这一关键工序提供了卓越的检测方案。通过实现非接触、高效率、高精度的三维无损检测,Sensofar不仅协助制造商确保芯片粘合的牢固性与可靠性,更通过提供精准的量化数据,持续推动粘合工艺的优化与改进,从而为提升半导体产品的良率与可靠性奠定坚实基础。

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