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3D X-ray

High Resolution 3D X-ray Microscope

3D X-ray（High Resolution 3D X-ray Microscope）透過樣品旋轉取得多角度影像，並利用電腦重建三維結構，使工程師能從不同角度觀察內部缺陷，甚至進行虛擬切片分析，這使得 3D X-ray 在複雜封裝結構、TSV、MEMS 元件與多層 PCB 分析上具有更高的判讀能力。

由於 X-ray 檢測過程不會破壞樣品，因此 3D X-ray 是 IC 封裝、MEMS 元件與電子模組失效分析的重要非破壞性檢測工具。

3D X-ray 技術原理

多角度 X-ray 影像重建三維結構

3D X-ray 技術主要透過以下流程取得三維影像：

樣品旋轉掃描：X-ray 光源照射樣品，同時樣品進行 360° 旋轉。
多角度影像取得：在不同角度下取得大量 X-ray 投影影像（Projection Images）。
電腦重建演算：透過 CT 重建演算法將影像堆疊，生成三維體積影像（3D Volume）。
三維結構分析：可進行任意方向的切片分析（Virtual Cross Section），並觀察樣品內部結構與缺陷。

透過此技術，可清楚辨識封裝內部結構，例如：焊點空洞（Void）、導線斷裂、打線變形、TSV 結構缺陷、PCB 內部裂縫等。

3D X-ray 分析應用

圖｜3D X-ray 在不同領域的應用，包括材料科學、自然資源、電子元件、生命科學。

微電子與半導體
- IC 封裝內部結構檢測
- BGA / Flip-chip 焊點缺陷分析
- TSV 結構缺陷檢測
- MEMS 元件內部結構觀察
電子與電路板
- PCB 內部導線結構分析
- 焊點空洞比例檢測
- 焊接不良與裂縫檢測

材料科學
- 材料內部結構分析
- 孔洞與裂縫分佈觀察
生命科學

生物樣品三維結構觀察

2D X-ray 與 3D X-ray 技術比較

在電子元件與半導體封裝檢測中，2D X-ray 與 3D X-ray皆屬於常見的非破壞性檢測技術，兩者皆利用 X-ray 穿透材料後的影像對比來觀察內部結構，但在影像呈現方式與分析能力上仍有明顯差異。

2D X-ray 主要透過單一方向的 X-ray 穿透樣品形成平面影像，因此影像中會包含沿著射線路徑的所有結構資訊。此方式適合用於快速檢查焊點、打線與封裝結構，例如 BGA 焊球空洞、Wire bond 打線形貌等。

相較之下，3D X-ray技術透過旋轉樣品取得多角度的 X-ray 影像，再利用電腦演算重建三維結構。此方式可清楚呈現樣品內部結構與缺陷位置，並提供完整的立體資訊。因此，在實務分析流程中，通常會先利用 2D X-ray 進行快速篩檢，再透過 3D X-ray 進行深入結構分析與缺陷定位。

比較項目	2D X-ray	3D X-ray
影像形式	二維投影影像	三維立體結構
掃描方式	單一角度穿透	多角度旋轉掃描
影像資訊	多層結構可能重疊	可分層觀察內部結構
分析能力	適合快速檢測	適合精確缺陷定位
常見應用	PCB 焊點、打線觀察	TSV、MEMS、3D IC、封裝缺陷

閎康科技 3D X-ray 分析優勢

圖｜高解析 3D X-ray 設備
圖｜3D X-ray 光源與偵測系統配置，可透過旋轉樣品取得多角度影像。

閎康科技在半導體材料分析與失效分析領域累積多年經驗，建立完整的封裝結構檢測平台，透過高解析度 3D X-ray 系統與跨技術整合能力，可為客戶提供更精確的缺陷定位與結構分析。

高解析三維結構分析：可取得奈米至微米尺度的三維影像，清楚呈現封裝內部結構、焊點形貌與材料界面。
非破壞性缺陷定位：在不破壞樣品的情況下，即可觀察封裝內部缺陷，如焊點空洞、TSV 缺陷、裂縫或導線斷裂。
跨技術整合分析能力：可與多種失效分析技術整合，透過多技術整合，可形成完整的分析流程：非破壞檢測 → 缺陷定位 → 截面驗證 → 根因分析
支援多種先進封裝技術：2.5D / 3D IC、TSV 結構、MEMS 元件、Flip-chip / BGA 封裝、高密度 PCB等。

3D X-ray 影像範例

圖｜IC封裝與系統模組分析

(a) MEMS IC 三維結構影像；(b) SMT 系統電路板逆向工程

3D X-ray 可完整重建電子模組內部結構，協助工程師分析封裝與電路布局。
圖｜封裝打線結構分析－銅線（Cu Wire）打線結構

透過 3D X-ray 可清楚觀察封裝內部銅線打線的形貌與排列，可觀察打線高度、形貌與可能的 lifting 或斷裂問題。