背景資料

背景資料 對於消費性電子產品中鉛的使用限制，迫使該產業改用更安全的替代材料，例如錫銀或錫銀銅（SAC），以取代傳統的錫鉛焊料。由於焊料的機械性能需要符合特定的成分比例，因此，整個供應鏈中的製造商都必須能夠精確控制焊料的成分。

銀的濃度越高，就越容易形成金屬間化合物。這些化合物會形成尺寸較大、且易碎的結構，進而影響產品的可靠性。反之，若銀的濃度較低，則會提高熔點，從而使再流焊接的過程變得更加困難。

其他焊料合金，例如用於高溫及高可靠性應用的金錫合金，由於錫鉛焊料和無鉛焊料無法滿足這些應用的需求，因此也必須嚴格控制其成分，以確保其最佳性能。雖然有許多測量焊料成分的方法，但包括截面觀察、原子吸收法以及電感耦合等離子體法在內，這些方法都具有破壞性，因此不適用於測量芯片上各個獨立的焊點。

此外，直徑小於 50 微米的焊球，不適合使用大多數無損檢測方法。而採用多毛細管光學系統的 X 射線熒光分析技術，則非常適合用於焊球的成分分析。 Bowman M 和 W 系列的多毛細管光學系統能將 X 射線通量集中起來。其半高寬可達 7.5μm，這樣一來，在不影響總計數的情況下，就能減小測量點的大小。這種方式大大提升了對於焊球等極小部件的測量精度。該系統包含一個用於觀察整個部件的宏觀攝影機，以及一個放大倍率為 140 倍的攝影機，用於聚焦於需要測量的細小部件上。此外，還使用了高解析度的矽漂移檢測器來處理那些計數率較高的數據。

儀器設備/測量儀器

• 型號：Bowman M 及 W 系列
• 激發方式：激發波長：7.5μm，全寬半高值的多毛細管聚焦光學系統
• X 光管：50 瓦特鉻靶
• 檢測器：大窗面矽漂移檢測器（LSDD）

樣品準備

樣本應該是平的，而且理想情況下，測量區域內不應有任何電子元件。如果在佈滿電子元件的電路板上進行測試，則必須妥善安排樣本的放置位置，以避免電子元件遮擋了探測器所接收的熒光輻射。該測試樣品不需要任何額外的樣品預處理。

校準

校準過程採用了基本參數算法，並符合相關的認證標準。

精確度

精確度的測量方式是：在固定不動的狀態下，對錫銀合金以及錫銀銅合金焊點進行十次測量。結果在此處總結如下：

M 和 W 系列的功能與優點

• 在極小的 X 射線光斑尺寸下，仍能保持出色的精確度測量性能。
• X 射線光束的焦點尺寸為 15μm/7.5μm（全寬半高值）。
• 高解析度、大尺寸的 SDD。
• 140 倍微觀攝影機，具備 7 倍數位變焦功能；以及 9 倍微觀攝影機，配備了平臺式觀察功能。
• 高精確度的載物臺，重複性超過 1 微米（40 微英寸）。
• 其性能超過了 IPC-4552、4553A、4554 和 4556 的規格要求。
• 符合 ASTM B568、DIN 50987 及 ISO 3497 標準。
• 非常適用於半導體相關的應用領域。

結論

Bowman M 和 W 系列產品是全球印刷電路板產業中非常重要的工具；同時，它們也有助於半導體產業的技術發展。本研究的結果表明，Bowman M 和 W 系列 XRF 分析儀是精確測定 IC 互連結構上小型焊球的成分的理想工具。