半导体分层缺陷检测用声扫怎么测

超声扫描显微镜（以下简称“C-SAM设备”）是半导体封装制造行业常用的质量检测与失效分析仪器，对于检测封装制造过程中的多种常见缺陷具有独特的效果。

器件分层是功率半导体器件常见的失效模式，本文采用和伍智造的超声扫描显微镜，介绍超声检测分层的原理，以及如何通过信号处理使得分层图像更容易识别。

超声检测区分分层信号的原理

分层缺陷一般为环氧树脂-空气（epoxy-air）界面信号，通常出现在环氧树脂与引线框（epoxy-Cu）界面，由于两种界面波形的相位不同，所以从波形上可以区分出分层位置。

超声检测区分分层信号的原理

我们分别截取了分层位置和结合良好位置的信号，从波形上可以看到，分层位置（epoxy-air）信号的第一个峰，它的方向是向下的，而结合良好位置（epoxy -Cu）信号的第一个峰，它的方向是向上的。

超声波形图

众所周知，不同材质结合面的信号波形是不同的，其实质上是不同材质的声阻抗不同。声阻抗可以理解为介质对质点振动的阻碍作用，类似于电学中电阻的概念。通过梳理，部分物质界面的声阻抗如下表所示：

分层信号（epoxy-air）界面两种材质的声阻抗为0.32>0.00004，结合良好的界面信号（epoxy -Cu）两种材质的声阻抗为0.32<4.18。分层缺陷在水浸超声检测过程中，可能与外界连通，即两种材质变成了环氧树脂-水（epoxy- water），由于声阻抗为0.32>0.15（重点是“>”），所以同样可以检测出分层。

我们采用和伍智造的超声扫描显微镜，对如下图的3个样品进行超声扫描。

  样品照片

从图像上可以看出，红圈中的分层区域能量更强（颜色比较亮），大部分分层区域与结合良好区域之间有明显的界面。然而由于工件内部还有其他结构会带来一定的干扰，为此， 我们根据分层信号的波形，对分层区域使用特殊的颜色进行处理，其图像处理前后的对比图像如下图所示：

图像处理前后对比

结论

综上，使用超声检测技术可以非常轻松检测出分层缺陷，通过信号处理可以清晰的标记出分层位置。

和伍智造的 C-SAM设备

目前，行业内使用的超声扫描显微镜，基本上被美、日、德品牌垄断。和伍精密从2012年开始跟踪国际先进的超声扫描显微镜设备。在消化吸收国外先进技术的基础上，进行相关原理创新，建立了各模块子系统供应链。根据国内市场的特点，逐步建立从低频到高频、从低速到高速、从微型到大型的健全产品系列。

和伍智造研发的“超声扫描显微镜”产品，具有扫描速度快、体积小、重量轻、操作便捷等特点，整机价格仅为进口产品的三分之一左右。该产品更加适合集成电路、分立器件产线需求，将超声扫描显微镜从分析科学领域进一步推广至制程管控检测领域。

“旧时王谢堂前燕，飞入寻常百姓家”，和伍精密将持续致力于超声扫描显微镜的普及化和国产化。