當Jack Kilby在1958年展示個工作中的集成電路時，他的首要任務(wù)是將其小型化。1948年，繼晶體管的發(fā)明問世后，計算機不再需要依賴大尺寸、熱效率低的真空管技術(shù)。自此集成電路小型化的競賽已經(jīng)拉開序幕。

自Jack時代以來，半導(dǎo)體器件越來越小，如今我們使用的具有計算機功能的智能手機，已縮小至可以直接拿在手中暢玩。這種小型器件不僅處理能力非凡，而且令人難以置信的是，它甚至可以在足夠低的溫度下正常使用。這得益于集成電路本身的設(shè)計以及圍繞它的連接器的復(fù)雜而有效的布置。

封裝如何跟上芯片設(shè)計的步伐

也許，在減小整個芯片組件尺寸方面，重要的發(fā)展是晶圓級封裝（WLP）。這種制造方法可確保芯片和連接器盡可能小，芯片本身的面積也限定了器件尺寸。

隨著器件變得越來越小、越來越復(fù)雜，封裝對器件性能產(chǎn)生的影響也越來越大。連接器必須設(shè)計成盡量減小電阻和長度，以保持高轉(zhuǎn)換速度和低工作溫度。例如，倒裝芯片技術(shù)用于金屬線鍵合封裝，因為其能提供更有效的觸點；金屬線密度大會妨礙高速連接，因為它們會導(dǎo)致電感過大。

如果尺寸和速度不足以在連接器設(shè)計中引起麻煩，則新一代MEMS將增加另一個復(fù)雜度。微電子機械系統(tǒng)（MEMS）將機械傳感器和電子器件集成在一個芯片中。這項技術(shù)的新應(yīng)用領(lǐng)域?qū)映霾桓F，例如在氣囊傳感器、光學(xué)開關(guān)和血壓傳感器上使用的加速度計。這些傳感器給已經(jīng)復(fù)雜的設(shè)備增加了更多的觸點，并且封裝變得具有挑戰(zhàn)性，因為傳感器的一部分必須對環(huán)境開放才能變得有效，而其余部分則需要以正常方式進行電鍍和密封。

無論芯片是標準集成電路處理器還是MEMS器件，其都是通過涂覆焊料的電鍍金屬層來實現(xiàn)連接。這里的關(guān)鍵部分是確保焊料下方的電鍍層具有合適的厚度和成分。對于凸塊下金屬層（UBM），XRF用于驗證施加焊料“凸塊”后沉積層的完整性。

通過引線框架或印刷電路板（PCB）將半導(dǎo)體器件連接到其他任何器件通常有兩種方式。與更小器件的更多連接意味著印刷電路板和引線框架必須在高密度下具有極薄的軌道。如今，印刷電路板已使用薄至20µm的軌道，當今先進的引線框架必須經(jīng)過激光切割或光蝕刻，以達到所需的精度和均勻性。

XRF是一項用于分析晶圓、引線框架和印刷電路板上沉積層的成熟技術(shù)，但是，由于其體積變得非常小，老式XRF光譜儀提供可靠結(jié)果的能力受到了挑戰(zhàn)。

為晶元級封裝分析而設(shè)計的XRF光譜儀：FT150

日立分析儀器開發(fā)了XRF光譜儀，特別適用于驗證集成電路基材、凸塊下金屬層、引線框架電鍍和印刷電路板電鍍。FT150光譜儀包括X射線熒光技術(shù)，提供納米級電鍍的高精度測量結(jié)果。小于30µm的光束直徑可實現(xiàn)高精度的鍍層厚度測量和成分分析，這對整個半導(dǎo)體制造過程中的焊料凸塊、金屬沉積和鍍層至關(guān)重要。

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