螢光顯微鏡

Fluorescence microscope

在半導體封裝與電子元件分析中,封裝接合界面若存在微小縫隙或滲漏問題,往往會影響元件可靠度與長期使用壽命。然而對於晶片級封裝或尺寸微小的元件而言,傳統紅墨水滲透測試(Red Dye Penetration Test)在顯微鏡下往往難以清楚辨識滲漏路徑。

 

螢光顯微鏡(Fluorescence microscope) 結合螢光滲透實驗,利用螢光劑在紫外光照射下會產生明顯發光訊號的特性,使即使極少量的滲透也能被清楚辨識,透過 UV 光源與顯微觀察,即可快速定位封裝接合縫隙、裂縫或材料滲漏位置,常應用於:半導體封裝滲漏檢測、IC 封裝接合界面缺陷觀察、LED 螢光粉分布分析、微小封裝裂縫與縫隙檢測、電子元件封裝可靠度分析。

技術原理
螢光滲透與紫外光顯微觀察

螢光顯微鏡分析主要利用螢光滲透實驗(Fluorescent Penetrant Inspection, FPI)進行缺陷觀察。量測過程中,樣品會先在真空環境下浸入螢光滲透液,使螢光劑能滲入封裝界面中的微小縫隙或裂縫,當樣品經紫外光(UV Light)照射時,滲入缺陷位置的螢光劑會發出明顯的螢光訊號。由於螢光亮度與背景對比明顯,即使極微量的滲透也能被清楚辨識,使工程師能快速找出封裝滲漏或接合缺陷位置。

 

 

螢光滲透實驗(Fluorescent Penetrant Inspection, FPI

主要利用螢光染料能夠滲入材料表面微小裂縫或孔隙的特性,在紫外光(UV light)照射下產生明顯的螢光訊號,以協助觀察與定位缺陷位置,此方法具有高靈敏度,能有效偵測肉眼難以辨識的細微裂縫、孔隙或封裝接合縫隙,因此廣泛應用於半導體封裝、電子元件、金屬材料與可靠度分析等領域。

 

在半導體封裝分析中,螢光滲透實驗常被用於檢測封裝界面是否存在滲漏或接合不良問題,當螢光滲透液進入樣品表面的微小縫隙後,在紫外光照射下會發出明顯螢光,使缺陷位置與背景產生強烈對比,工程師即可透過螢光顯微鏡(UV-OM)快速觀察並判斷缺陷位置。

 

螢光滲透實驗通常包含以下幾個步驟:

  1. 樣品前處理(Cleaning):在進行檢測前,需先清潔樣品表面,去除油污、灰塵或其他污染物,以避免影響螢光滲透效果。
  2. 螢光滲透(Penetration):將樣品浸入螢光滲透液中,並可在真空環境下進行,使螢光劑更容易滲入材料表面的微小裂縫或縫隙。
  3. 去除表面多餘滲透液(Cleaning / Rinse):將樣品表面多餘的螢光液清除,避免背景螢光干擾觀察。
  4. 紫外光觀察(UV Inspection):利用紫外光照射樣品,滲入缺陷中的螢光劑會發出亮光,工程師即可透過螢光顯微鏡觀察螢光分布,判斷缺陷位置與滲漏路徑。

 

光學顯微分析技術比較
技術 主要光源 主要用途
OM 光學顯微鏡 可見光 表面結構與封裝外觀觀察
UV-OM 螢光顯微鏡 紫外光 螢光滲漏與材料分布分析
IR-OM 紅外線光學顯微鏡 紅外光 晶片內部結構觀察
閎康科技 UV-OM 分析優勢
圖|螢光顯微觀察系統(UV-OM)

閎康科技長期深耕半導體材料分析與失效分析領域,建立完整的封裝分析與材料檢測平台。在螢光顯微鏡分析方面,閎康科技可結合多項分析技術,提供更全面的封裝缺陷評估能力,透過整合:

  • UV-OM 螢光顯微觀察

  • X-ray 封裝檢測

  • SEM 微結構分析

  • FIB 截面製樣

  • EDX 材料成分分析

可形成從 封裝缺陷檢測 → 微結構分析 → 材料根因分析 的完整分析流程,協助客戶快速釐清封裝異常原因並提升產品可靠度。

 

UV-OM 分析應用
  1. 封裝滲漏檢測

    UV-OM 觀察封裝滲漏位置

    當封裝結構存在微小裂縫或接合缺陷時,螢光劑會沿著縫隙滲入材料內部。透過紫外光照射,滲漏位置會呈現明顯螢光亮點,使工程師能快速定位封裝異常區域。例如在封裝 Paddle 或封裝界面異常時,UV-OM 可有效觀察螢光滲漏處並判斷缺陷位置。
  2. LED 螢光粉分布觀察

    LED 螢光粉分布觀察

    在 LED 封裝中,螢光粉顆粒的分布會影響發光效率與光色均勻度。透過 UV-OM 螢光顯微觀察,可清楚辨識不同螢光粒子的分布與組成情況,協助工程師分析螢光材料品質與封裝均勻性。

 

 

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