للسيليكون سرّ مفيد: هو معتم للعين لكنه شفاف للأشعة تحت الحمراء القصيرة. تحت السطح الذي يراه الفحص بالضوء المرئي — خلف سطح الرقيقة المصقول، وتحت مركب قولبة الشريحة المغلَّفة — يرى التصوير SWIR الداخل: الشقوق والفراغات والتقشّر واللصق المنحرف. ولكل من يفرز السيليكون أو يفحصه أو يستصلحه، هذا هو الفرق بين الحكم على القطعة بقشرتها والحكم عليها ببنيتها.
تستعرض هذه الحالة كيف بنى مصنع تغليف أشباه موصلات قدرة فحص SWIR — للرقائق الواردة والطبقات الملصوقة والمواد المستصلحة.
خلفية المشروع
في عام 2024، راجع فريق هندسة الجودة في مصنع OSAT (تجميع واختبار متعاقد عليه) بدلتا اليانغتسي ربعاً مؤلماً: مرتجعان ميدانيان يعودان إلى شقوق في الشرائح اجتازت كل الفحوص الداخلية، وبرنامج متنامٍ للرقائق المستصلحة غلالته غير متوقعة. كانت حزمة الفحص لديهم هي المعيار الصناعي — مجاهر ضوء مرئي عالية الدقة لعيوب السطح، وأشعة سينية على أساس العينات لفراغات اللصق، واختبار كهربائي في النهاية. وكانت الشقوق الداخلية في الرقائق وكسر الحواف المختبئ تحت الشريط وتقشر لصق الشريحة تقع في الفجوات بين تلك الأدوات: الضوء المرئي لا يستطيع رؤيتها، والأشعة السينية بالعينات أبطأ من أن تغطي. وكان لبرنامج الاستصلاح مشكلة موازية — فالرقائق المستصلحة المفروزة بمظهر السطح وبيانات المجسّ وحدهما كانت تحمل أضراراً خفية لا تظهر إلا كأعطال مبكرة لاحقاً في المصب. فموّل الفريق محطة فحص SWIR: كاميرا SWIR بدقة 640×512 قائمة على InGaAs مع بصريات نافذة عبر السيليكون على منصة محرّكة.
حدود النهج التقليدي
- الضوء المرئي يقف عند السطح. الشق الزاحف داخل حجم الرقيقة، والفراغ تحت الشريحة، والتقشر تحت مركب القولبة — لا شيء منها يزعج السطح الذي يراه المجهر حتى تتعطل القطعة.
- تغطية الأشعة السينية لا تتوسع. فحص الأشعة السينية بطيء ومُدار الجرعة؛ ومستخدمًا على عينات، فهو يقدّر جودة الدفعة بدل ضمان كل قطعة.
- الاختبار الكهربائي مؤشر متأخر. يمكن لقطعة بها شق داخلي أن تجتاز كل اختبار كهربائي وتتعطل رغم ذلك في الميدان حين تكبّر الدورات الحرارية الشق — وهي بالضبط الأعطال الأعلى كلفة.
- فرز الرقائق المستصلحة بالمظهر رمية عملة. حملت الرقائق المستصلحة المصنَّفة بالسطح والمجسّ أضراراً بنيوية خفية إلى الإنتاج، محوّلةً برنامج توفير الكلفة إلى مخاطرة موثوقية.
حل التصوير الحراري
تصوّر المحطة الرقائق والقطع المغلَّفة في نطاق SWIR حيث ينفذ السيليكون: كاميرا InGaAs مع إضاءة خلف القطعة أو بجانبها تجعل داخل الرقيقة مرئياً كصورة حية. تظهر الشقوق الداخلية خطوطاً داكنة على الضوء النافذ؛ وتبدو كسور الحواف عبر شريط الجلخ؛ وتُقرأ فراغات لصق الشريحة وتقشّرها مناطق مظلَّلة تحت الشريحة.
يعمل سير العمل بسرعة خط الفحص لا بسرعة المختبر: تُمسح الرقائق الكاملة على المنصة في ثوانٍ لكل مجال، مع تعليم البرنامج للمناطق المشبوهة ليراجعها المشغّل. ووضع برنامج الاستصلاح المحطة نفسها عند مدخله: كل رقيقة مستصلحة تُصوَّر الآن عبر سماكتها كاملة وتُفرز بحالتها الداخلية الفعلية — المادة الجيدة إلى الإنتاج، والهامشية إلى استخدامات أدنى، والمتضررة إلى الخارج — بدل التصنيف بسطحها.
ما الذي غيّره الحل الحراري
- أصبحت العيوب الداخلية قابلة للالتقاط. في ربعها الأول، اعترضت المحطة شقوق شرائح وفراغات لصق على قطع اجتازت الفحص المرئي والاختبار الكهربائي — بما فيها فئة العطل وراء المرتجعين الميدانيين، ولم تتكرر.
- حلّت التغطية محل العينات. جعل التصوير النافذ بسرعة المنصة فحص 100% من الدفعات الحرجة عملياً؛ وأصبحت الأشعة السينية بالعينات محجوزة للحالات التي تجيب عنها وحدها.
- استقرّت غلالة الاستصلاح. خفّض الفرز بالحالة الداخلية بدل مظهر السطح معدل الأعطال اللاحقة للبرنامج بأكثر من الثلثين، معيداً إياه من مخاطرة موثوقية إلى موفّر كلفة.
- حصلت الأسباب الجذرية على صور. يرى مهندسو العمليات الآن العيب نفسه — أين بدأ الشق، وكيف يمتد التقشر — وهو ما غذّى تغييرات في عمليتي التشريح واللصق، لا الفرز وحده.
ملاحظات اختيار الوحدة
يتطلب الفحص النافذ عبر السيليكون كاميرا SWIR بكفاءة كمّية جيدة عبر نافذة نفاذ السيليكون، وضوضاء قراءة منخفضة لصور ضوء نافذ نظيفة، وبصريات ملائمة للمنصة. صُممت الوحدة SPECTRA S06A للتصوير SWIR (InGaAs بدقة 640×512) لهذه المهمة بالضبط؛ وحيث تهم البصمات الحرارية إلى جانب البنية، أقرنها بنواة حرارية مثل النواة SPECTRA L06A بدقة 640×512 للأشعة تحت الحمراء الطويلة. راجع صفحة تطبيق البحث العلمي لأنماط المختبر والفحص.
هل تبني محطة فحص رقائق أو فرز مواد؟ تحدث إلى مهندسينا حول اختيار نواة SWIR والإضاءة وتكامل المنصة.
