6、电子封装失效分析的多技术应用与研究

电子封装失效分析的多技术应用与研究

在电子封装领域，失效分析对于提高产品质量和可靠性至关重要。随着封装技术的不断发展，传统的失效分析方法面临诸多挑战，而激光铣削、激光去封装、红外热成像等新技术逐渐展现出独特的优势。

1. 激光铣削技术在封装失效分析中的应用

传统的封装级破坏性物理分析（DPA）方法，如化学和机械去封装、反应离子蚀刻（RIE）和金刚石锯切片等，在处理复杂封装技术时存在严重局限性，可能导致芯片开裂、分层或腐蚀等问题。激光铣削方法为解决这些问题提供了新途径。

1.1 UV激光烧蚀原理

紫外线（UV）激光烧蚀是激光铣削的重要基础。UV激光波长范围为100 - 400 nm，常见的UV激光有准分子激光、氩离子激光和Nd:YAG激光等。激光烧蚀现象发生在10 - 100纳秒内，其过程涉及从样品表面去除材料，关键参数是阈值能量密度。当激光能量密度低于阈值时，无明显烧蚀现象；达到阈值时，会产生声学信号并开始烧蚀过程。烧蚀速率与激光能量密度的关系如下：
- 当激光能量密度略高于阈值时，烧蚀速率（d）与激光能量密度（F）呈对数关系：
[
\ln\left(\frac{F}{F_{th}}\right) \approx d
]
其中，$F_{th}$ 是样品材料的阈值能量密度。
- 当激光能量密度超过特征能量密度（$F_0$）时，烧蚀速率呈线性关系：
[
d \approx F - F_0
]

激光辐射被样品吸收会导致样品温度升高，低于阈值能量密度时，温度升高与能量密度成正比；高于阈值时，温度升高速度明显减慢。激光铣削通常使用准分子激光处理硬材料，对于聚