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汎銓科技PFIB 一站式精準分析石英晶體的最佳利器

  • 吳冠儀台北

汎銓科技PFIB,一站式精準分析石英晶體最佳利器。

石英晶體(Crystal)是通訊、資訊、消費性電子等3C電子產品中不可或缺的元件之一,其主要的功能是提供電子電路可靠且精準的時脈訊號,舉凡手機內應用處理器的時脈速度,到行動通訊基地台射頻訊號的基礎時脈,都有石英晶體元件的影子。進入2021年,因應萬物聯網的5G基地台大量建置,石英晶體元件的需求將大幅提升。

石英晶體是由單晶的二氧化矽(SiO2)所組成,具有壓電特性(機械能與電能轉換)、自然共振頻率受外部溫度影響小、且低損耗(High Q)與等特性,一般都是由人工長晶的石英晶棒切割下來,經過研磨、濺鍍、微調、封裝、與測試等製程而成。

石英晶體的自然共振頻率與晶面、薄片厚度、切割形狀有絕對的關係,切割成石英晶體薄片有AT、BT、CT、DT等切法,目前最常用的是AT切割法,其自然共振頻率可以達到300MHz。

有別於只有數奈米(nanometer, 10-9 mm)大小的邏輯先進製程,石英晶體的尺寸坐落在數毫米(millimeter, 10-3 mm),差異高達一百萬倍,一般都是利用手工研磨搭配掃描電子顯微鏡(SEM)分析內部結構,汎銓科技利用具有大面積切削的電漿聚焦離子束(Plasma focused ion beam;PFIB),精準分析石英晶體內部結構,讓大結構的精準定位與分析不再是遙不可及。

汎銓科技此次分析的是由市場上購買的iPad mini中所拆解下來的石英晶體,型號為T240 Ma94。使用PFIB分析石英晶體有三大好處,一是可以精準切在想要分析的點,第二是可以避免因人工研磨造成的材料變形,三則是無需準備多餘試片,一個試片即可以分析到很多位置。

即使石英晶體的尺寸相當大,但仍有些細微的結構是需要更高階的分析設備(如TEM)才能解析出來的,例如石英晶體的晶格結構、金屬薄膜的厚度與化學組成、銀膠與封裝基材的材料分析、甚至應力分析等等;隨著IC進入超越摩爾定律時期,新型態異質整合封裝體與第三類半導體日新月異,因應此新趨勢,汎銓科技持續開發各式封裝體的開蓋與取三五族晶片技術,讓分析無縫接軌,成為半導體高階製程真正的領航者。