AI视觉与多模态融合突破高密度封装检测瓶颈

展会名称：2025国际半导体可靠性保障与失效分析创新论坛

同期举办：第七届全球IC企业家大会

第二十二届中国国际半导体博览会

展出时间：2025年11月23-25日

展览地点：北京国家会议中心

主办单位：中国半导体行业协会

中国电子信息产业发展研究院

执行单位：IC China 组委会

广东中科航国际会展有限公司

参展咨询：曹先生 I56228I6III

随着5G、人工智能和自动驾驶技术迅猛发展，半导体封装技术正朝着高密度、高可靠性方向快速演进，而背后的缺陷检测技术已成为保障产业发展的关键屏障。

在过去几年里，深度学习、红外热成像和3D线共聚焦等尖端检测技术的创新应用，正在让曾经无法实现的微米级缺陷识别成为可能。

01 高密度封装的检测挑战

随着先进封装技术向多维集成发展，缺陷检测面临着前所未有的技术挑战。BGA（球栅阵列封装）、QFP（四边扁平封装）等高密度封装器件的焊点缺陷位置日益隐蔽。

WLCSP（晶圆级芯片尺寸封装）因其高密度、高效能特性广泛应用，但在封装后的切割与搬运过程中，侧壁常会产生微小裂缝。这些微观缺陷若未被及时发现，会导致晶片功能异常、焊接失效或可靠度降低。

TGV（玻璃通孔）技术作为超越传统硅通孔的新一代先进封装关键工艺，其蚀刻后的通孔尺寸微小，通常在10-100μm之间，这对检测精度提出了极高要求。

02 AI视觉的突破性应用

近期，多家企业推出了基于AI视觉的创新解决方案，大幅提升了检测效率和准确性。上海航天技术基础研究所推出的“沪航-智检”系统，基于X光机特性设计自动脚本，实现样品图像的连续自动采集。

结合机器视觉技术和个性化算法，系统对采集的X光图像特征进行深度智能分析，自动识别并精准定位各类焊点缺陷，将焊点缺陷检测带入了自动化、高精度、无损的新阶段。

宇佑科技则采用COGNEX深度學習視覺系統，針對WLCSP側壁的微小裂縫進行高精度、低誤判率的自動化檢測。

该方案将裂缝检出率提升至98%以上，误判率降低到1%以下，人工检查需求减少了70%以上。

03 3D与多模态检测技术进展

三维检测技术在高密度封装缺陷检测中表现出显著优势。大恒图像提供的3D线共聚焦传感器在半导体量测设备中应用于晶圆封装Bumping、金线质量检测等环节。

使用4021对BGA进行检测

BGA高度：0.223mm

该技术为解决BGA引脚高度、直径、偏移和漏焊检测提供了非接触式、高性能并且可扩展的解决方案。

在华屹推出的Zeus H3000 TGV蚀刻后AOI检测设备中，采用自动光学测量检测技术，能够对蚀刻后玻璃基板上的所有通孔进行全检。

设备支持玻璃基板的正面、反面、腰孔位置检测，全面覆盖通孔的各个关键部位，确保蚀刻后通孔结构的稳定性与可靠性。

哈尔滨工业大学研究团队开发了一种基于改进的热阻网络模型的原位红外热成像监测方法，用于高密度电子器件中的缺陷检测。

不同的缺陷，如缺失凸点和垫片、缺失凸点和桥，可以通过原位监测系统进行精确检测，检测精度高达90%。

04 失效分析技术的创新

在失效分析领域，微光显微镜（EMMI）技术和创新定位方法正在解决3D堆叠封装带来的新挑战。苏州致晟光电科技的EMMI微光显微镜已广泛应用于集成电路制造、封测、芯片设计验证等环节。

在失效分析中，它可以快速锁定ESD损伤点、漏电通道、局部短路以及工艺缺陷，从而帮助客户在短时间内完成问题定位并制定改进方案。

胜科纳米则独创了一种3D堆叠封装集成电路芯片失效定位方法，通过匹配数据库，无需对待测3D堆叠封装集成电路芯片进行研磨，就可以推断失效位置所在层，达到失效分析准确定位的目的。

2022年4月，该公司申请了一项名为“一种3D堆叠封装集成电路芯片及其失效定位方法和装置”的发明专利，为解决3D堆叠封装集成电路芯片的失效定位问题提供了创新解决方案。

05 企业实践与效益提升

众多企业通过引入先进的缺陷检测技术，获得了显著的质量提升和经济效益。捷多邦作为一家专注于高品质PCB制造的企业，在BGA焊接质量评估方面采用了先进的X-Ray检测技术。

缺陷识别效果

通过X-Ray检测，可以精确测量焊球与焊盘的对位偏差，检测缺失的焊球以及焊球之间的桥接情况。

爱为视的AOI系统利用深度学习算法，可对检测到的缺陷进行自动分类，涵盖虚焊、短路、元件偏移等20余种常见缺陷类型，分类准确率高达98%。

在某电子组装企业，借助爱为视的AI缺陷分类功能，工艺优化周期缩短了50%，有效提升了产品质量。

上海航天技术基础研究所的“沪航-智识”系统利用高分辨率摄像头直接捕捉设备显示屏的图像信息，再通过搭载深度学习算法的OCR技术，快速、精准地将显示屏上的数值信息转化为可用的结构化数字数据。

这一方案以近乎“零改造”的方式，让沉睡的老设备焕发新生，为生产过程的实时监控、深度数据分析以及智能化决策提供了关键支撑。

06 技术未来发展趋势

高密度封装缺陷检测技术正朝着更精准、更高效、更集成的方向发展。上海航天技术基础研究所表示，未来将持续深化技术融合。

数显读取产品效果

一方面，推动智能检测向更复杂的封装器件场景拓展，并融合振动、温度、声音等多模态感知技术，实现设备状态的全面监控与预测性维护。

另一方面，着力构建贯通“感知-分析-决策-执行”的全链路智能体系，打通设备、知识、业务数据间的壁垒，推动航天及泛制造业从单点突破迈向全局智能化升级。

半导体行业持续向更小尺寸、更高集成度方向迈进，这对检测技术提出了更高要求。EMMI技术正在进一步提升探测器灵敏度，使其能够探测到更微弱、更罕见的光信号。

通过优化光学系统与信号处理算法，提高EMMI对复杂芯片结构的穿透能力与检测精度，确保在先进制程工艺下，依然能够精细定位深埋于芯片内部的故障点。

检测精度从微米级向纳米级迈进，多模态传感技术正在融合X射线、红外热成像和3D共聚焦扫描数据。

通过AI算法分析，构建出高密度封装内部结构的全息数字孪生模型，提前预警潜在缺陷成为行业新标准。

生产线不再满足于单一环节的检测优化，而是追求从晶圆切割、芯片贴装到焊点成型全流程的智能感知闭环。

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