CSP 焊球制样厚度的检测

针对 CSP 焊球样品,是需要把目标区域稳定控制到合适层位,并将界面金属间层清楚暴露出来。通过截面观察 CSP 焊球界面金属间层的厚度,可以进一步判断生产工艺是否合格。

这类样品早期通常沿用美国某字母B开头的品牌体系完成冷镶嵌、研磨和抛光,制样方法本身可以完成观察,但整套流程对现场工程师的操作难度较高,随着订单的日益增多试样量日趋变多。原先的制样流程,很明显跟不上制样的节奏。后来客户转向使用 Grampus Pyros 的树脂、砂纸、抛光布和抛光液重新整理制样方案,目的并不是简单替换品牌,而是希望保持样品在原先准确性的同时,提高整体制样的效率降低现场工程师的操作难度,把人力成本、产品成本以及时间成本变得更为可控。

产品的情况描述:
样品的观察位的焊球在0.5mm直径,
磨抛面距离观察位置在0.7mm左右是最佳的观测位。

客户原先使用的美国某字母B开头的品牌耗材与设置如下:

镶嵌耗材:Epoxy****(9小时固化的环氧树脂)配合25mm直径的模具,进行镶嵌固化。

研磨耗材:SiC: 240(P280)250mm,使用粗颗粒度的碳化硅砂纸进行初步研磨。
                   SiC: 480(P600)250mm,使用中等颗粒度的碳化硅砂纸进行第二道研磨。

抛光耗材:Verdu***抛光布+3um单晶抛光液,使用丝面抛光布配合3微米单晶抛光液进行初抛光。
                  Chemo***抛光布 + 0.05 μm 氧化物抛光液,使用多孔聚酯抛光布和0.05微米的氧化物抛光液做最终的抛光耗材。

研磨设备:Eco***250研磨机进行,初步研磨。

抛光设备:Auto***250 磨抛机进行,第二道研磨,初抛以及终抛。

整体的制样时间如下:
镶嵌花费时间: 9小时 初磨花费时间: 3-5分钟
    第二道研磨花费时间: 2-3分钟
    初抛花费时间: 3-5分钟
    终抛花费时间: 2-3分钟
整体制样花费时间: 9小时间10分钟-9小时间16分钟

 

根据客户的样品情况,本次推荐的方案如下:

 

 

镶嵌耗材:Grampus Pyros8014(后面简称GP) 或者Grampus Pyros9040-L(后面简称GP) 配合30mm直径的模具,进行镶嵌固化。

推荐理由:在保持样品真实面貌的前提下,尽可能减少镶嵌的时间。GP8014是一款快速固化的亚克力镶嵌树脂,可以按照客户现场的情况或者需求调整固化时间。而GP9040-L是一款光固化树脂,它不用搅拌,不用配比,只需要直接倒入放置有样品的模具当中,放入光固化设备后即可。全程轻松又高效。30mm模具的选择不仅仅是样品能够多放一些,还能够让样品有更好的支撑力

 

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研磨耗材:SiC: 800(P2400)300mm,1200(P4000)300mm。做为初磨和中磨的耗材。

推荐理由:初磨和中磨的目的,就是为了要快速磨削掉样品的非观察面,但是砂纸的颗粒度并非越粗越好。既要达到快速磨削的要求,也到对样品表面产生的划痕进行一个统一的修整,为下一步抛光做准备300mm直径的大尺寸,是让盘面更稳,不容易磨偏。大盘面的扭矩输出更大,研磨的效率能够更快的提高。300mm的盘面更重要的是能够配合全自动磨抛机,得好更均匀平整的样品界面的同时,还可以把中磨的时间大大缩短,甚至控制在1分钟。

 

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抛光耗材:LAMPLAN 2TS3抛光布300mm+3mme单晶抛光液。LAMPLAN的4MP1抛光布300mm+0.05微米L1氧化铝抛光液。

推荐理由:有了前道中磨规整的样品表面,让抛光更容易,效率更高。与此同时,使用LAMPLAM的Masterlam 3.5AIV与自动滴液系统,让整个抛光过程可以实现一键抛光,不仅有效地提高制效率之余,也让现场工程师操作难度大大降低,最大的程度实现自动化抛光。而通过自动滴液系统的辅助定时定量地将抛光液均匀地滴落在样品的抛光轨迹上,抛光液的作用会得到更充分地发挥。得到了更好抛光效果,也实现抛光成本可控。

 

 

研磨设备:Smartlam 3.5EV手动磨机进行,初步研磨。

抛光设备:Masterlam 3.5AIV+自动滴液系统,磨抛机进行,第二道研磨,初抛以及终抛。

推荐理由:初始步骤还是使用手动磨抛,目的就是为了快速地磨削样品的表面。选用Smartlam 3.5EV高效能的版本,就能够更好更轻松地实现。而Masterlam 3.5AIV是新一代的全自动磨抛机,除了拥有动态平衡承载平台,在磨抛过程中保持样品平整,以及微压力自动补偿系统,让样品在抛光过程中保持足够的压力之外,一次性能够抛光6个样品,大大地提高了抛光的效率。

整体的制样实际时间如下:
GP9040-L镶嵌花费时间: 20分钟 GP(P2400)碳化硅砂纸初磨花费时间: 2分钟
  GP(P4000)碳化硅砂纸第二道研磨花费时间: 2分钟
  LAMPALN 2TS3抛光+3mme抛光液初抛花费时间: 2分钟
  LAMPALN 4MP1抛光布+0.05微米L1抛光终抛花费时间: 2分钟
整体制样花费时间: 28分钟

 

真实样品效果图:

 

 

 

方案解析

从不同倍数的样品效果可以看得出,LAMPLAN制样的结果是达到客户满意的水平。这不仅是提升了样品处理效率,更把整套流程从镶嵌、定位、研磨到抛光的衔接重新理顺。样品能够更快进入可观察状态前后步骤之间的补救与反复修整明显减少,单件样品在时间、人力与耗材上的综合投入也随之下降,使整体成本更加可控。与此同时,现场工程师在操作过程中,不再需要过多反复判断每一步的停留位置与修整程度,整套流程更容易掌握,结果也更容易稳定复现。最终,在客户满意观察效果的基础上,同时实现了效率提升、成本优化以及现场操作难度的明显下降。

 

最终客户采购产品清单:  
Grampus Pyros光固化树脂GP9040-L Grampus Pyros光固化机
Grampus Pyros碳化硅砂纸(P400/P200),300mm LAMPLAN2TS3抛光布,300mm+3mme单晶金刚石抛光液
LAMPLAN4MP1抛光布,300mm+0.05um 氧化铝抛光液  
备注:预算以及原有设备使用年限的前提下,本次设备不在客户采购的范围内。
以上制样及数据由Grampus Pyros实验室提供。