电子元器件声学扫描检查方法

本书系统地介绍了从原理、操作到应用等声学扫描检测技术所涉及的各方面内容，包括试验原理、操作指南、应用案例、试验技巧和塑封器件5篇。
第1篇试验原理介绍了超声波的检测原理和声学扫描显微镜的工作原理，是声扫试验的重要基础。
第2篇操作指南介绍了与试验操作相关的流程、设备和标准等，主要用于指导声扫试验人员实践操作。
第3篇应用案例介绍了常见半导体器件的检测关键因素和声扫试验的典型应用案例，熟悉这些案例对于快速提升试验人员的操作经验具有较大帮助。
第4篇试验技巧介绍了声扫试验过程中涉及的方法技巧、误判分析和异常分析等，掌握这些试验技巧能够显著提升试验人员的技术水平。
第5篇塑封器件系统地介绍了塑封器件的结构、工艺和失效情况分析，是声扫试验的延伸补充。
本书定位于电子元器件声学扫描方法的入门和精通，既可作为零基础人员的入门指南，也可作为有一定基础的声扫试验人员进阶使用。试验原理部分和操作指南部分主要是入门内容，可用于新员工培训。应用案例部分和试验技巧部分是进阶提升内容，可用于已掌握声扫试验技术的人员进一步提高，快速提升其自身水平和间接经验。塑封器件部分可用于开阔视野，提升塑封器件声扫试验人员的认知水平。

第1篇试验原理
第1章超声波基础
1.1超声波定义
1.1.1超声波频率
1.1.2超声波波形
1.2超声波的特点
1.2.1超声波的优点
1.2.2超声波的缺点
1.2.3界面处的超声波
1.3主要用途
1.3.1主要应用领域
1.3.2在半导体器件及封装上的应用
第2章超声波检测技术
2.1概述
2.1.1超声扫描简介
2.1.2超声波可以检测到的缺陷
2.2超声波检测原理
2.2.1检测原理
2.2.2常用声阻抗
2.2.3常用反射率
2.3缺陷判断方法
2.3.1极性对比法
2.3.2反射率分析法
2.4超声波检测和X射线检测比较
第3章声学扫描显微镜工作原理
3.1声学扫描显微镜分类
3.2激光扫描声学显微镜工作原理
3.3C模式声学扫描显微镜工作原理（反射模式）
3.3.1系统组成
3.3.2工作原理
3.4C模式声学扫描显微镜工作原理（透射模式）
3.4.1透射模式工作原理
3.4.2透射模式与反射模式区别
第4章换能器
4.1换能器参数
4.2换能器分类
4.2.1按频率分类
4.2.2不同频率探头的应用领域举例
4.3换能器特性
4.3.1分辨率
4.3.2灵敏度
4.3.3穿透深度
4.3.4换能器频率与特性关系
4.4换能器性能参数参考
第5章声学扫描显微镜工作模式
5.1A扫描模式
5.1.1A扫描工作原理
5.1.2A扫描特点
5.2B扫描模式
5.2.1B扫描工作原理
5.2.2B扫描特点
5.3C扫描模式
5.3.1C扫描工作原理
5.3.2C扫描特点
5.4逐层扫描模式
5.4.1逐层扫描工作原理
5.4.2逐层扫描特点
5.5T扫描模式
5.5.1T扫描工作原理
5.5.2T扫描特点
5.6其他扫描模式
5.6.1表面平整度扫描模式
5.6.2多层扫描模式
5.6.3多层B扫描模式
5.6.4逐层聚焦纵切面扫描
5.6.5时间差扫描模式
5.6.6区段扫描模式
5.6.73D扫描模式
5.6.8数据采集扫描模式
5.6.9Tray托盘扫描模式
第2篇操作指南
第6章试验设备介绍
6.1设备简介
6.2主要技术指标
6.3换能器选择
第7章声扫检测流程
7.1了解产品信息
7.2了解检测要求
7.3准备样品夹具
7.4准备试验设备
7.5进行声扫试验
7.6记录试验结果
第8章设备操作说明
8.1开关设备
8.1.1开机
8.1.2软件启动
8.1.3关机
8.2操作界面说明
8.2.1主操作界面
8.2.2A波形窗口
8.2.3电机控制窗口
8.2.4扫描结果窗口
8.3参数设置
8.3.1超声波发射接收器设置
8.3.2数据门设置
8.3.3扫描参数设置
8.4扫描模式说明
8.4.1C扫描
8.4.2B扫描
8.4.3相位扫描
8.4.4逐层扫描
8.4.5多层C扫描
8.4.6D扫描
8.5常规操作流程
第9章试验标准
9.1概述
9.2GJB 4027A——2006
9.2.1检查项目
9.2.2缺陷判据
9.2.3存在的问题
9.3GJB 548B——2005
9.3.1标准内容
9.3.2检验和接收判据
9.3.3存在的问题
9.4GB/T 4937.35-XXXX
9.4.1标准编制情况
9.4.2标准内容
9.4.3存在的问题
9.5其他标准
9.5.1GJB 7400——2011
9.5.2PEM-INST-001
9.5.3MIL-STD 883K
9.5.4IEC 60749-35
9.5.5IPC JEDEC J-STD-035
第10章操作注意事项
10.1操作要点
10.1.1目标定位
10.1.2门限设置
10.1.3界面聚焦
10.1.4相位判断
10.2声扫图像分析
10.3多手段综合运用
第3篇应用案例
第11章普通半导体封装检测要素
11.1检测要素
11.2封装塑封材料检测
11.3芯片上表面检测
11.4引线框架检测
第12章常见半导体器件及封装检测关键因素
12.1双列直插式封装
12.2小外形集成电路
12.3微型薄片式封装
12.4塑封引线芯片载体封装
12.5塑料四边引线封装
12.6薄形四方扁平封装
12.7塑料焊球阵列封装
12.8引脚网格阵列封装
12.9芯片尺寸封装
12.10混合封装
12.11片式多层陶瓷电容
12.12贴片电容等器件的检测
12.13倒装焊
12.14散热片
12.15晶闸管
12.16印制电路板
12.17晶片
第13章芯片粘接声扫案例
13.1芯片粘接结构及空洞检测方法
13.1.1芯片粘接结构
13.1.2芯/焊粘接空洞检测方法
13.2超声反射回波信号
13.3C模式扫描声学形貌图
13.4B模式扫描声学形貌图
13.5仿真3D形貌图
第14章倒装焊器件声扫案例
14.1倒装焊器件分类与SAM检测流程
14.2SAM实验条件选取选用
14.3热沉对于SAM检测的影响
14.3.1带片式热沉的倒装焊器件SAM检测结果
14.3.2含内嵌式热沉的倒装焊器件SAM检测结果
14.4栅门位置及宽度的选取
14.5小结
第15章IGBT模块声扫案例
15.1IGBT模块结构特点
15.2利用C-Scan模式评估IGBT模块的封装质量
15.2.1封装工艺评估
15.2.2原材料质量评估
15.2.3材料可靠性评估
15.3利用ASF模式检测IGBT模块基板表面平整度
15.4利用B-Scan或Q-Scan模式检测IGBT模块结构
15.5利用Time-Diff模式测量IGBT模块焊层厚度
第16章半导体工艺检测案例
16.1封装体内部裂纹检测
16.2填充胶的孔洞检测
16.3硅通孔的成型检测
第17章超声波测厚案例
17.1超声波测厚原理
17.2超声波测厚方法
17.3测厚实现方法
17.3.1测量某数据层位置
17.3.2测量某数据层厚度
第18章塑封器件声扫案例
18.1四侧引脚扁平封装
18.2塑封三极管
18.3塑封双列直插封装
18.4整流桥
第4篇试验技巧
第19章X射线在声学扫描检测中的应用
19.1用于了解器件结构
19.2用于查找粘接空洞
19.3用于验证声扫结果
第20章超声检测的易误判实例
20.1操作不当引起的误判
20.1.1试验原理不熟悉
20.1.2数据门选择错误
20.2复杂结构引起的误判
20.2.1复杂结构
20.2.2特殊结构
20.3芯片涂覆胶的塑封器件判别
20.3.1芯片涂覆胶的塑封器件结构
20.3.2A模式扫描波形分析
20.3.3C扫描声学形貌图分析
20.3.4B模式扫描声学形貌图分析
20.3.5超声检测工艺及判定准则
20.4片式多层瓷介电容器叠层空洞判别
20.4.1片式多层瓷介电容器内部空洞缺陷的判定
20.4.2MLCC内部叠层空洞缺陷的判别
第21章声扫结果验证
21.1制样镜检验证
21.2X射线检查验证
21.3化学开封验证
第22章异常声扫图像原因分析
22.1表面信号缺失
22.1.1上表面信号缺失
22.1.2内部扫描面信号缺失
22.2显示错误
22.2.1分层显示错误或点状分层
22.2.2粘接层显示错误
22.3异常缺陷
22.3.1芯片边缘有明显空洞
22.3.2亮度不均匀
22.4复合波
第23章声学扫描显微镜检查技术局限性
23.1难以分析封装较厚器件
23.2Z轴方向分辨率有限
23.3X-Y横向分辨率有限
23.4难以分析不规则封装
23.5边缘效应
第24章试验结果一致性分析
24.1问题总结
24.2原因分析
24.2.1人为因素
24.2.2设备因素
24.2.3器件因素
第25章分层器件适用性评价分析
25.1适用性评价分析基本流程
25.2关键评价流程及关键技术
第5篇塑封器件
第26章塑封工艺简介
26.1电子封装技术的发展
26.2塑封的发展趋势
26.3塑封的主要封装形式
第27章塑封工艺特点
27.1塑封工艺优点
27.1.1有效性
27.1.2成本低
27.1.3良好的物理和电气性能
27.1.4可靠性改进
27.2塑封工艺缺点
27.2.1塑封材料的污染问题
27.2.2温度适应性问题
27.2.3吸潮问题
27.2.4分层问题
27.2.5散热问题
27.2.6严格的贮存、处理、组装控制要求
第28章塑封器件典型结构
28.1塑封料
28.1.1塑封料分类
28.1.2环氧树脂模塑料组分
28.1.3环氧树脂模塑料优点
28.2引线框架
28.2.1引线框架的组成
28.2.2引线框架制造工艺
28.2.3引线框架的主要性能
28.3键合丝
28.3.1铝键合丝
28.3.2金键合丝
28.3.3铜键合丝
28.4贴片胶
28.5芯片、基板和热沉
第29章塑封工艺流程
第30章塑封器件失效的主要诱因
30.1潮气入侵
30.2热膨胀系数差异
30.3生产工艺控制不当引入的缺陷
30.3.1芯片粘接缺陷
30.3.2钝化层缺陷
30.3.3封装缺陷
第31章塑封器件常见失效模式
31.1潮气入侵引起的失效模式
31.2热应力引起的失效模式
第32章塑封器件常见失效机理
32.1腐蚀
32.2“爆米花”效应
32.2.1“爆米花”效应的产生过程
32.2.2水汽含量影响因素
32.2.3焊接过程影响因素
323热膨胀系数不匹配导致的失效
第33章塑封器件中水的存在形态
33.1塑封材料中水的存在形态
33.2芯片/底充胶界面处水的存在形态
第34章塑封器件分层影响分析
34.1塑封器件的分层形态
34.2塑封器件的分层影响因素
34.2.1弱界面层
34.2.2内应力
34.2.3环境应力
34.2.4产品结构因素
34.2.5封装材料因素
34.2.6封装工艺因素
34.3分层的主要判定标准
34.4塑封器件的分层机理
34.4.1不同阶段塑封器件分层机理
34.4.2水汽进入导致界面分层
34.4.3界面剪切力导致分层
34.4.4小面积分层扩展为大面积分层
34.5分层对塑封器件的危害
34.6分层的解决方案
34.6.1封装结构设计改进
34.6.2封装材料改进
34.6.3封装工艺优化
34.6.4湿气预防
参考文献
附录
附录常用缩略语对照表