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3D X-ray

High Resolution 3D X-ray Microscope

3D X-ray（High Resolution 3D X-ray Microscope）透过样品旋转取得多角度影像，并利用电脑重建三维结构，使工程师能从不同角度观察内部缺陷，甚至进行虚拟切片分析，这使得 3D X-ray 在复杂封装结构、TSV、MEMS 元件与多层 PCB 分析上具有更高的判读能力。

由于 X-ray 检测过程不会破坏样品，因此 3D X-ray 是 IC 封装、MEMS 元件与电子模组失效分析的重要非破坏性检测工具。

3D X-ray 技术原理

多角度 X-ray 影像重建三维结构

3D X-ray 技术主要透过以下流程取得三维影像：

样品旋转扫描：X-ray 光源照射样品，同时样品进行 360° 旋转。
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）。
电脑重建演算：透过 CT 重建演算法将影像堆叠，生成三维体积影像（3D Volume）。
三维结构分析：可进行任意方向的切片分析（Virtual Cross Section），并观察样品内部结构与缺陷。

透过此技术，可清楚辨识封装内部结构，例如：焊点空洞（Void）、导线断裂、打线变形、TSV 结构缺陷、PCB 内部裂缝等。

3D X-ray 分析应用

图｜3D X-ray 在不同领域的应用，包括材料科学、自然资源、电子元件、生命科学。

微电子与半导体
- IC 封装内部结构检测
- BGA / Flip-chip 焊点缺陷分析
- TSV 结构缺陷检测
- MEMS 元件内部结构观察
电子与电路板
- PCB 内部导线结构分析
- 焊点空洞比例检测
- 焊接不良与裂缝检测

材料科学
- 材料内部结构分析
- 孔洞与裂缝分佈观察
生命科学

生物样品三维结构观察

2D X-ray 与 3D X-ray 技术比较

在电子元件与半导体封装检测中，2D X-ray 与 3D X-ray皆属于常见的非破坏性检测技术，两者皆利用 X-ray 穿透材料后的影像对比来观察内部结构，但在影像呈现方式与分析能力上仍有明显差异。

2D X-ray 主要透过单一方向的 X-ray 穿透样品形成平面影像，因此影像中会包含沿着射线路径的所有结构资讯。此方式适合用于快速检查焊点、打线与封装结构，例如 BGA 焊球空洞、Wire bond 打线形貌等。

相较之下，3D X-ray技术透过旋转样品取得多角度的 X-ray 影像，再利用电脑演算重建三维结构。此方式可清楚呈现样品内部结构与缺陷位置，并提供完整的立体资讯。因此，在实务分析流程中，通常会先利用 2D X-ray 进行快速筛检，再透过 3D X-ray 进行深入结构分析与缺陷定位。

比较项目	2D X-ray	3D X-ray
影像形式	二维投影影像	三维立体结构
扫描方式	单一角度穿透	多角度旋转扫描
影像资讯	多层结构可能重叠	可分层观察内部结构
分析能力	适合快速检测	适合精确缺陷定位
常见应用	PCB 焊点、打线观察	TSV、MEMS、3D IC、封装缺陷

闳康科技 3D X-ray 分析优势

图｜高解析 3D X-ray 设备
图｜3D X-ray 光源与侦测系统配置，可透过旋转样品取得多角度影像。

闳康科技在半导体材料分析与失效分析领域累积多年经验，建立完整的封装结构检测平台，透过高解析度 3D X-ray 系统与跨技术整合能力，可为客户提供更精确的缺陷定位与结构分析。

高解析三维结构分析：可取得纳米至微米尺度的三维影像，清楚呈现封装内部结构、焊点形貌与材料界面。
非破坏性缺陷定位：在不破坏样品的情况下，即可观察封装内部缺陷，如焊点空洞、TSV 缺陷、裂缝或导线断裂。
跨技术整合分析能力：可与多种失效分析技术整合，透过多技术整合，可形成完整的分析流程：非破坏检测 → 缺陷定位 → 截面验证 → 根因分析
支持多种先进封装技术：2.5D / 3D IC、TSV 结构、MEMS 元件、Flip-chip / BGA 封装、高密度 PCB等。

3D X-ray 影像范例

图｜IC封装与系统模组分析

(a) MEMS IC 三维结构影像；(b) SMT 系统电路板逆向工程

3D X-ray 可完整重建电子模组内部结构，协助工程师分析封装与电路布局。
图｜封装打线结构分析－铜线（Cu Wire）打线结构

透过 3D X-ray 可清楚观察封装内部铜线打线的形貌与排列，可观察打线高度、形貌与可能的 lifting 或断裂问题。