Flip Chip QFN 晶片異常點如何找

“FCQFN（Flip chip QFN）電源 IC 發生異常，該如何妥善運用失效分析工具，速找異常點?”

Quad Flat No leads（以下簡稱 QFN）封裝型式，因不必從四側引出接腳（Leads），因此擁有體積小、成本低、散熱佳等優點，因此封測業近年爭相往 QFN 發展，來自於晶片設計逐步朝向高運算化、小型化邁進。從 IC 類別來看，包括高速傳輸 IC、電源管理晶片、Wi-Fi 晶片都是用於 QFN 技術，主要運用在穿戴式裝置、手持式裝置，甚至電動車，都可以見到 QFN 的蹤跡。

那什麼是 FCQFN？全稱為 Flip Chip QFN，也就是倒晶封裝的 QFN。FCQFN 的電氣路徑較一般 QFN 短，且可讓高頻衰減較小、信號快速上升，提供了更好的電氣性能，因此成為了當前更先進的封裝形式。

▲圖一：Flip chip QFN 結構示意圖

然而，QFN 封裝形式，因無 Leads 設計，較難從外觀的銲錫點來判斷銲錫狀況，將產生焊接品質的疑慮；甚且，FCQFN 是用銅柱與接錫，取代傳統 QFN 的封裝打線，結構也較傳統 QFN 複雜，進而更增加了焊接 Crack 等可靠度的風險。

那要如何正確找到 FCQFN 電源 IC 異常點呢？本期宜特小學堂將分享，宜特實驗室如何運用五步驟，抽絲剝繭，讓失效位置無所遁形，快速協助客戶找到產品異常點。

▲圖二：宜特實驗室運用五步驟，讓 FCQFN 失效位置無所遁形。

第一步驟 : I-V 電特性量測

藉由I-V 電特性量測（I-V Curve）確認 IC 是否有電性異常（Open/Short/Leak/HR）

第二步驟 : 2D X-Ray 檢視

當確認有電性異常後，接著，藉由 2D X-Ray 檢視，確認封裝結構是否有異常。而此封裝結構圖，也將用於後續亮點疊圖確認位置。

第三步驟 : Thermal EMMI 定位亮點

在不破壞樣品的原貌下，可利用 Thermal EMMI （InSb）故障點熱輻射傳導的相位差，定位亮點位置，並與第二步驟所拍攝出 2D X-Ray 結構圖進行疊圖，即可確認異常位置（參見圖三）。

值得一提的是，Thermal EMMI 亦可偵測IC封裝的故障點深度，設備功能以 Phase 數值呈現。本案例的施作正常 die 端亮點 Phase 值為 77.1，而異常亮點條件 Phase 值為 78.5，因異常條件 Phase 值與正常 die 端亮點 Phase 值相當接近，故可假設，異常位置可能會是在銅柱接 die 端這一側有問題而非銅柱接 lead 端。

▲圖三：另用 Thermal EMMI 定位亮點位置（左圖），並與 2D X-ray 進行疊圖（右圖），找出可能的異常點位置。