Diane Weidmann INSIDIX – 24 rue du Drac – SEYSSINS- France Tél. : +33 (0) – Fax : +33 (0) Avril 2007 Rencontre utilisateurs d'analyse d'images 3D NOESIS Couplage des techniques non destructives pour la caractérisation de matériaux et dassemblages

2 PLAN Présentation INSIDIX Radiographie X haute résolution et µCT Tomographie par microscopie acoustique Imagerie 3D optique – Mesure de topographie et déformation

3 I- Activités INSIDIX

4 Points Techniques Jusquà 250 keV Tube Nanofoyer Grandissement jusquà 2700x Tailles de pièces max 300x300x400mm Haute Résolution < 10 µm, Taille Voxel < 2 µm Temps dacquisition < 10 minutes Temps de reconstruction < 2 minutes Mesures dimensionnelles, etc II- Radiographie RX 2D/3D

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7 Source Focus Axe de Rotation de lobjet Détecteur FOD SOD FDD SDD α μ Backprojection α, Nb. Nb de Projections 2D ima, jpg, tif … 2D µCT 3D µCT Reconstruction Cone Beam (Méthode Feldkamp) Radiographie 2D et 3D

8 Exemple de linterface 3D Radiographie 2D et 3D

9 Cigarette: 2D / 3D avec Détecteur plan (DDD) Images de Projection 2D (60 kV, 30 µA) 3D Animation (i-view) 1440 Projection Images Integration 20 i / Proj. => 4 h Speed up Scan time => 10 min Radiographie 2D et 3D

10 Fils de Tungsten 20 µm & 8 µm : 2D / 3D avec Détecteur plan 70 kV, 19 µA Grandissement: 83, Taille de Voxel 18 µm 2D 3D ø 20 µm ø 8 µm Radiographie 2D et 3D

11 Electronique: BGA 2D / 3D avec Détecteur plan (DDD) Radiographie 2D et 3D Reconstruction dun morceau de BGA Zoom (après reconstruction) sur 1 bille de BGA

12 Transmit Through Transmission Receive Tomographie en microscopie acoustique Pulse -Echo Transmit & Receive Pulse-Echo - One Transducer Ultrasound reflected from the sample is used. Can determine which interface is delaminated. Requires scanning from both sides to inspect all interfaces. Provides images with high degree of spatial detail. Peak Amplitude, Time of Flight (TOF) and Phase Inversion measurement Pulse-Echo - One Transducer Ultrasound reflected from the sample is used. Can determine which interface is delaminated. Requires scanning from both sides to inspect all interfaces. Provides images with high degree of spatial detail. Peak Amplitude, Time of Flight (TOF) and Phase Inversion measurement Through Transmission - 2 Transducers Ultrasound transmitted through the sample is used. One Scan reveals delamination at all interfaces. No way to determine which interface is delaminated. Less spatial resolution than pulse-echo. Commonly used to verify pulse-echo results. Through Transmission - 2 Transducers Ultrasound transmitted through the sample is used. One Scan reveals delamination at all interfaces. No way to determine which interface is delaminated. Less spatial resolution than pulse-echo. Commonly used to verify pulse-echo results.

13 Points techniques Echographie et tomographie haute fréquences (jusquà 300MHz) Haute résolution : pas dacquisition mini 0,5 µm Détectabilité de faible variations dimpédance acoustique Tomographie en microscopie acoustique 260 MHz (FL 5.9 mm)110 MHz (8mm FL) 75 MHz (12mm FL) Intérêt de la haute fréquence pour augmenter la résolution

14 Die Attach VoidsDie Tilt, B-ScanDie Pad delamination Mold compound voids Die Top Delamination Flip Chip Underfill Voids Examples Tomographie en microscopie acoustique

15 Simili-3D par la technologie TAMI Tomographie en microscopie acoustique Ce mode permet de considérer des petites sections de signal dans une région donnée. Ainsi, il est possible dobtenir en 1 scan les images de toutes les interfaces de léchantillon TAMI Region Data Gate

16 TAMI Scan Scan Time: 37 seconds Die interface Die attach interface Tomographie en microscopie acoustique Résine Lead frame

17 Z (µm) Mesure de topographie et déformation Equipement : Insidix HR–TDM Cartographie XY et Z(xy) en 1 acquisition Enceinte thermique : chauffage infra-rouge top et bottom Champ de vue : 20 × 20 mm² … 200 × 200 mm² Profondeur de champs : 3 … 32 mm Résolution Z : Z = du champs de vue Détectabilité XY : L/L = 5 × Acquisition : 1000x1000pixels en moins de 5s Traitement après acquisition (zoom et seuillage en Z

18 Cu Al 2 O 3 Photo Topographie de la pièce (TDM) Zoom en Z sur le Cuivre Zoom en Z sur lalumine Mesure de topographie et déformation Exemple dun assemblage Alumine/Cuivre Profil AA sur lalumine Profil BB sur lembase cuivre

19 Différence Alumine Cuivre Microscopie acoustique en mode echographie => délamination aux angles Différence de topographie due à la différence de CTE entre les 2 matériaux Après des cycles VRT, des délaminations apparaissent aux angles Mesure de topographie et déformation Exemple dun assemblage Alumine/Cuivre

20 Difference de CTE dans la direction z, due à la différence de CTE entre la résine denrobage et la puce en silicium. Déformation - T = 75 °C z = z (x i y i ) (T = 100°C) – z (x i y i ) (T = 25°C) Hysteresis (T = 0°C) Avant et après cyclage thermique z = z (x i y i ) (t i ) – z (x i y i ) (t 0 ) Mesure de déformation en Z sous sollicitation thermique Mesure de topographie et déformation Z Z

21 Iso-displacement en X (Including rigid body motion) Champs de déplacement x20 Représentation des iso-déplacements Dilatation moyenne : L ~ 300µm X Y Exemple de caractérisation de dilatation dans le plan Mesure du déplacement XY entre 2 états (25°C et 260°C) Mesure de topographie et déformation Iso-displacement en Y (Including rigid body motion)

22 Strain X/X Strain Y/Y X Y Représentation des déformations relatives L/L Valeur moyenne ~ 7.4 x10 -3 => CTE 29 ppm / °C Influence de la géométrie : valeurs plus élevées autour du trou Mesure du déplacement XY entre 2 états (25°C et 260°C) Mesure de topographie et déformation

23 CONCLUSION Combinaison des techniques Utilisation des techniques non destructives haute résolution pour informations complémentaires : Analyse Interne RX – dimensionnement / fissures / inclusions / porosités SAM – délaminations / hétérogénéités matière … Analyse Surfacique TDM – état de contrainte après fabrication / déformation sous sollicitation / hysteresis Approche globale thermo-mécanique pour lanalyse et la prédiction de défaillance, la caractérisation de matériaux, design, process …

24 INSIDIX : Services and Systems Topography and Deformation Measurement Acoustic Microscopy (SAM) X-Ray radiography 2D/3D X-Ray micro-fluorescence X (µXRF)