Page 43 - SiS_FebMar2018_eMag

技术
封 测 TECHNOLOGY

在反射模式的超声图像中，一个气泡 基板像是一座低矮的山丘，
呈现明亮的颜色，则该气泡一定是位 山顶最靠近散热板。焊料
于门限设置的深度范围内。 在红色区域最厚，在深蓝
图 1 左边是塑封 BGA 的飞行时 色区域最薄。
间图像。图像显示了该 BGA 表面的 这里也存在空隙型缺
相对高度 ：颜色较浅的区域较高，颜 图3. 设置对应特定深度的6个回声门限以生成超声图像。 陷 ：许多小的，大部分呈
色较深的区域较低。注意四个角落处 轮廓图像。 IGBT 模块是用来控制高 黑色的特征是焊料中的气泡。呈现黑
暗色的凹陷 – 那是 Mold Mark( 模具 功率载荷的高功率开关。例如采矿设 色的原因可能是因为它们在门限之
痕 )。总体而言，这个 BGA 的表面在 备，船舶，火车和风力发电机组等。 上，在翘曲的基板的最高点之上。由
四周边缘附近较高（颜色较浅），中 模块通常包含多个固定在陶瓷基板上 于它们在门限以外，所以没有直接被
心附近较低（颜色较暗）。 的芯片。而陶瓷基板通过焊料和金属 成像，而是阻挡超声波到达基板，从
图像上有一个明显的异常 – 该样 散热板焊接在一起。必须从 IGBT 排 而形成黑色的阴影。一些气泡（例如
品中心附近的一个明亮的白色小点， 除的热量通常很大，几乎不允许有任 左下角）位于门限内，它们的颜色代
如箭头所指。其他地方的变化大都是 何差错。任何干扰芯片散热的情况都
渐进式的，但是在这里，样品表面向 是危险的。焊料中的气泡和非键合是
上突起。这种异常通常是由内部特征 大问题，但是基板的倾斜或翘曲也可
引起的。 能损害模块性能和寿命。气泡会阻碍
图 1 右边是该样品的同一区域 热传递，从而可能导致芯片过热。基
的反射模式图像，门限设置在芯片表 板的倾斜和翘曲会引起整个芯片的热
面 - 即只有来自芯片表面的回声被用 量损耗不均匀，并可能产生内部热差
来生成这张超声图像。这里的颜色显 异，从而导致芯片开裂。
示来自内部界面的反射强弱。在左边 由于 IGBT 模块的故障普遍代价
的飞行时间图像中看到的异常从白色 高昂，而且具有破坏性和危险性，所
转换为红色，这是通常表示缺陷的颜 以通常使用超声检测以去除（或者在
色。很显然该异常是在芯片表面和封 封装之前重新加工）有缺陷的模块。
装材料之间的一个气泡。该气泡在纵 为避免芯片上有任何残留物的沉积，
深方向足够长以至于样品表面的封装 IGBT 模块只能通过散热板一端来成
材料被向上推起，如左图中的等高线 像，而这需要使用 Sonoscan 开发的
图所示。芯片周边有些较小的气泡， 倒置 C-SAM 系统。
但是这些气泡并不呈现在飞行时间图 图 2 是 IGBT 模块中一个有翘曲
像中，因为它们没有引起表面平整度 的陶瓷基板的时间差图像。为了生成
的显著改变。 这个图像，门限设置在散热板到有翘
曲的陶瓷基板表面上离散热基板最远
时间差模式 的点，收集回声。颜色表示在给定 x-y
时间差模式测量两个不同回声到 位置的陶瓷基板表面到参考点（散热
达时间的差异。两者都可能来自内部 板）的距离。
界面，或者一个可能来自元器件的表 红色表示这些陶瓷基板上的区域
面。 离散热板最远。基板表面由此处开始
时间差模式通常用于生成 IGBT 向上移动（颜色呈现黄色，绿色）直
（绝缘栅双极型晶体管）模块的内部 到最高点，颜色呈现深蓝色。 翘曲的 图4. 最上面的三个门限对应深度的超声图像。

www.cazkreatif.com 半 导体 芯 科 技 2018年 2/3月 41