超声扫描显微镜芯片焊接分层缺陷检测

在半导体封装制造领域，芯片封装时产生的焊接贴装缺陷一直是困扰半导体封装质量良率的难题。芯片的贴装是大功率电子器件的封装工艺中的首要工序，常采用软焊料或银浆把芯片焊接 到基座上，空洞、分层等焊接缺陷会极大的影响器件的工作效率和使用寿命，因此检测 焊缝质量对于保证器件的可靠性具有重要意义。

传统的射线检测方法具有一些不足之处，无论是从检测图像的分辨率、检测效率还是对焊接面积型分层缺陷的识别、分类、以及对采集数据的处理分析等都有不足之处。超声扫描显微镜是分析检测半导体焊接封装质量的关键检测仪器。本文将为大家剖析超声扫描显微镜的检测原理及实际应用

超声显微镜系统采用高频超声聚焦换能器、高速数据采集卡、 宽频脉冲收发仪与高精度运动系统，可以实现高精度、高效率的在线检测。测量软件系 统可以在超声扫查过程中实时显示芯片封装内部结构中任意深度的超声C（横截面）扫描图像。

HiwaveS600超声扫描显微镜

缺陷识别方面，能够准确、高效的计算缺陷面积，获得缺陷面积大小，实现了芯片贴装焊缝 质量的高效检测。本文将着重分析超声扫描显微镜检测仪器检测原理及特性

超声波是一种频率较高（>20000HZ）人耳不可听到的机械波，由声源体材料周期性震动产生并沿介质传播形成声场，与光波有着类似的属性及特点，例如在遇到材料时会产生反射、透射、衍射、散射等特性，在单一材质（温不变）中有着固定的声速，且在物质传播相变结合面会发生以上较为明显特性，不可在真空传播。通常声波在固体声速>液体声速>气体声速。在同一介质中传播时，随着频率的增大，被介质吸收的能量就愈大。例如频率为1000000Hz的超声波在空气中被吸收的能量比频率为100000Hz的声波大100倍；对同一频率的超声波因传播的介质不同。

如在气体、液体、固体中传播时，其吸收分别为最厉害、较弱、最小。所以超声波在空气中传播距离最短。因此在超声扫描显微镜实际应用中通常需要将芯片浸入液体耦合剂中以保证超声波信号传播的稳定性和减少能量衰减。在超声波实际检测过程中的表现既有以下特性，超声波的波长（频率）是保证检测分辨率的关键，频率越高（波长越短），缺陷分辨率越强。可检测材料厚度越薄（穿透力弱），超声波频率与超声波穿透力成反比。材料的声速、密度、弹性模量等特性会影响超声波传播的方式。

超声扫描显微镜利用超声波的传播特性，通过发射超声波信号并接收其在材料内部传播后反射回来的回波，来对样品进行成像。超声波在不同介质中的传播速度和反射特性与介质的物理属性（如密度、弹性模量等）相关，当超声波遇到材料内部的不同介质或缺陷时，会产生反射、折射或散射现象。通过分析这些反射波的特征，超声扫描显微镜能够提供高分辨率的图像，从而揭示材料内部的微观结构和潜在缺陷从而影响扫描精度。例如，在金属、水冷板、陶瓷、等不同材料不同结构中，超声波的传播速度和衰减不同，会影响最终的成像效果。