Trong ngành sản xuất vi mạch và điện tử, việc đảm bảo chất lượng và phát hiện sớm các khuyết tật ẩn là cực kỳ quan trọng. X-ray Radiography (Chụp ảnh phóng xạ bằng tia X) là một kỹ thuật kiểm tra không phá hủy (NDT) mạnh mẽ, sử dụng bức xạ điện từ có bước sóng ngắn, khả năng xuyên thấu cao để thu được hình ảnh chi tiết ẩn bên trong các thiết bị IC mà không cần can thiệp vật lý.

Tại Sao Nên Thực Hiện Kiểm Tra Bằng X-Ray?

Việc kiểm tra X-ray mang lại nhiều lợi ích chiến lược trong quy trình phân tích lỗi (FA) và đảm bảo chất lượng (QA):

• Phát Hiện Sớm, Tránh Phá Hủy: Cho phép nhìn thấy các chi tiết bên trong thiết bị đã được đóng gói hoặc hàn kín trước khi thực hiện bất kỳ quy trình xâm lấn hoặc phá hủy nào (như mở vỏ, decapsulation). Điều này giúp giảm thiểu nguy cơ vô tình làm mất dấu vết lỗi hoặc đưa thêm tạp chất vào mẫu.

• Xác Định Nhiều Loại Khuyết Tật: Kỹ thuật này có khả năng phát hiện một loạt các vấn đề tiềm ẩn bên trong linh kiện, bao gồm:

  • Liên Quan Đến Hàn/Niêm Phong (Sealing): Lỗ rỗng (voiding), khuyết tật mối hàn, vật liệu thừa (solder balls).

  • Liên Quan Đến Gắn Die (Die Attach): Lỗ rỗng quá mức trong vật liệu gắn, vật liệu gắn tích tụ quá nhiều hoặc bị tách rời, độ dày lớp gắn không đều.

  • Liên Quan Đến Dây Nối (Bond Wires): Dây bắt chéo hoặc tiếp xúc nhau, khoảng hở không đủ, đuôi dây quá dài, dây không có độ cong/bị chùng, vị trí/khoảng cách dây không đúng.

  • Khác: Vật lạ (foreign material), vết nứt/vỡ/mẻ, sai lệch so với thiết kế.

• Bổ Sung Cho Các Phép Thử Khác: Mặc dù không thay thế hoàn toàn cho kiểm tra độ kín (hermeticity) hay PIND, X-ray có thể bổ sung thông tin hữu ích cho các quy trình này.

Những Gì X-Ray Không Thể Thấy? (Giới Hạn Kỹ Thuật)

Điều quan trọng là phải nhận thức được những hạn chế của X-ray:

• Vật Liệu Nhẹ: Một số đặc điểm có thể bị ẩn hoặc khó thấy, chẳng hạn như dây nối bằng nhôm (aluminum wirebonds), vật liệu gắn die không dẫn điện, hoặc các hạt bán dẫn (semiconductor particles) rất nhỏ.

• Chi Tiết Siêu Mịn: Các chi tiết cấu trúc rất tinh vi cũng có thể nằm ngoài khả năng phân giải của phương pháp

Kỹ Thuật Kiểm Tra X-Ray Hoạt Động Như Thế Nào?

Nguyên lý cơ bản là chiếu tia X (tạo ra từ ống X-ray) xuyên qua mẫu vật. Tia X bị suy giảm (attenuated) tùy thuộc vào mật độ, cấu trúc và độ dày của vật liệu nó đi qua. Vùng có vật liệu nhẹ hơn hoặc mỏng hơn sẽ cho nhiều tia X đi qua hơn, tạo ra tín hiệu mạnh hơn hoặc vùng tối hơn trên phim/màn hình. Có hai kỹ thuật chính đang được sử dụng:

Radiography Truyền Thống (Dùng Phim):

• Tia X xuyên qua mẫu và làm lộ sáng phim ảnh đặt bên dưới.

• Phim sau đó được rửa bằng kỹ thuật nhiếp ảnh để hiển thị hình ảnh.

• Ưu điểm: Kỹ thuật lâu đời, thiết bị tương đối rẻ.

• Nhược điểm: Mất thời gian chờ rửa phim.

Radiography Thời Gian Thực (Không Dùng Phim / Kỹ Thuật Số):

• Hình ảnh được chiếu lên một bộ dò (detector) và hiển thị trực tiếp trên màn hình video khi mẫu đang được chiếu xạ.

• Ưu điểm: Loại bỏ thời gian chờ, cho phép xử lý hình ảnh, và linh hoạt điều khiển mẫu để có góc nhìn tốt nhất. Độ phóng đại và chất lượng hình ảnh có thể tối ưu nhanh chóng. Có thể lưu lại bản cứng (hardcopy).

• Nhược điểm: Thiết bị đắt tiền hơn.

Các Yếu Tố Kỹ Thuật Quan Trọng

Để thực hiện kiểm tra X-ray hiệu quả và an toàn, cần chú ý:

1. Năng Lượng Tia X (Điện Áp kV & Dòng µA)

   • Việc chọn năng lượng phù hợp là cực kỳ quan trọng. Tia X phải đủ mạnh để xuyên qua mẫu nhưng không quá mạnh để làm mất chi tiết hoặc gây hỏng hóc cho các linh kiện nhạy cảm.

   • Lựa chọn kV:

   • 50–100 kV: Thích hợp cho vật liệu nhẹ như nhôm, nhựa, và kiểm tra linh kiện điện tử.

   • 150–225 kV: Dùng cho các hợp kim dày hơn, thép, hoặc các linh kiện công nghiệp có mật độ vật liệu cao.

   • Giới hạn An toàn: Tiêu chuẩn MIL-STD 883C, Method 2012.5 giới hạn điện áp tối đa là 150 kV để tránh gây hại cho linh kiện.

   • Linh kiện nhạy cảm: Các cấu trúc như CMOS, VMOS, và NMOS rất nhạy cảm với bức xạ, với ngưỡng hỏng hóc chỉ từ 0.8 KRAD(Si).

2. Độ Phân Giải và Độ Phóng Đại

   • Chất lượng hình ảnh phụ thuộc vào kích thước nguồn phát và độ phân giải của đầu dò.

   • Nguồn phát (Source): Khi sử dụng nguồn phát tia X có điểm hội tụ siêu nhỏ (microfocus), bạn có thể đạt được độ phóng đại cao mà vẫn giữ được độ phân giải tốt.

   • Đầu dò (Detector): Với kiểm tra linh kiện điện tử, cần có độ phân giải đầu dò cao (ví dụ: ≤ 1 µm/pixel) để có thể thấy rõ các chi tiết siêu nhỏ như dây nối (wire bonding), lỗ rỗng trong mối hàn (solder voids), hoặc các vết nứt (cracks).

   • Tiêu chuẩn: MIL-STD yêu cầu thiết bị phải có khả năng duy trì hình ảnh sắc nét của vật thể có kích thước tối thiểu 0.0254 mm (0.001 inch).

3. Khoảng Cách và Thời Gian Phơi Tia

   • Đây là sự cân bằng giữa chất lượng hình ảnh và an toàn bức xạ.

   • Chất lượng ảnh: Giảm khoảng cách từ nguồn phát đến mẫu hoặc tăng thời gian phơi sáng sẽ giúp hình ảnh rõ nét hơn.

   • An toàn: Tuy nhiên, cả hai hành động trên đều làm tăng liều bức xạ mà mẫu nhận được. Do đó, việc điều chỉnh các thông số này phải được kiểm soát chặt chẽ theo các tiêu chuẩn an toàn bức xạ.

4. Góc Chụp (Views)

   • Để kiểm tra toàn diện, việc chụp từ nhiều góc độ là cần thiết, đặc biệt với các linh kiện phức tạp.

   • Tiêu chuẩn: Tùy thuộc vào loại vỏ linh kiện (package type), MIL-STD 883C yêu cầu các góc chụp cụ thể (X, Y, Z) . Ví dụ, các package dạng dẹt (flat packages) hoặc hàng chân kép (DIP) thường yêu cầu góc nhìn Y (nhìn từ trên xuống) là góc chụp đầu tiên
     Ảnh Hưởng Bức Xạ Đến Thiết Bị Điện Tử

5. Một số linh kiện bán dẫn có thể bị hư hại vĩnh viễn hoặc bị thay đổi thông số (trôi thông số) khi tiếp xúc với tia X

• Các mạch logic lưỡng cực (ECL, TTL) và vật liệu GaAs có khả năng chống bức xạ tốt nhất.

• Công nghệ MOS (CMOS, NMOS...) dễ hư hại nhất.

• Tinh thể thạch anh bị ảnh hưởng tần số do ion hóa, nhưng có thể tự hồi phục.

Hãy liên hệ với đội ngũ chuyên gia của chúng tôi để nhận được sự tư vấn

miễn phí và chuyên nghiệp

hoặc

Hotline 0839 54 9178 (Zalo/Mob)

Bạn quan tâm đến sản phẩm?
Cần báo giá sản phẩm hoặc dịch vụ?