集成電路引線焊接無損檢測技術的研究

集成電路引線焊接無損檢測技術的研究

　引　　言

　　研究和尋找集成電路引線焊接質量的無損檢測方法一直是大家所關心的問題。傳統檢查焊接質量的方法是用機械力推(或拉)動測試，但它已不適應輸入/輸出端點多達300個以上，引線間距小于0.1mm的集成電路引線焊接質量的檢測，且檢測為破壞性，不足之處顯而易見。激光掃描聲學顯微鏡(簡稱SLAM)作為一種超聲無損檢測新技術，由于能給出被測物體內部結構的聲顯微圖像，反映出被測物體的機械彈性參數分布，故應用廣泛。本文分析了SLAM用于集成電路引線焊接無損檢測的一些設計參數和技術指標，通過對我們已有的國內首創的SLAM實驗系統的改造，對一些集成電路引線焊接進行了模擬性實驗并探測到焊接質量的缺陷。

2　SLAM系統的工作原理

　　SLAM的關鍵部分如圖1所示。聲換能器將微波轉變成聲波，該聲波經過多層媒質達到工作面板的下表面形成動態波紋。聚焦的激光束在該面上作二維掃措時，反射光為受聲動態波紋調制的角調制光束，用刀口技術進行調解，就能在顯示屏上獲得聲像。

　　圖1所示的SLAM系統理想情況應在0≤θ≤90°之間沒有零點響應，以便任意角度入射的超聲波都可穿透被測樣品到達工作面板的下表面。在放置集成電路樣品之前，并且忽略聲學室表面的反射，根據選擇的聚苯乙烯材料的聲參數，可給出SLAM系統的響應特性如圖2所示。

　　一旦把集成電路樣品放入SLAM系統中，此時，超聲波入射角的選擇除考慮SLAM系統響應特性外，還考慮集成電路樣品放入后對整個系統聲波傳輸特性的影響。對用于集成電路制造的典型陶瓷材料，其傳輸系數與入射角的關系曲線如圖3所示。

　　由以上分析，超聲波入射角的選擇應同時考慮到SLAM系統響應特性和被測集成電路樣品材料的傳輸特性，以期獲得最佳響應。

3　SLAM系統裝置與實驗

　　根據被測集成電路樣品參數，選擇SLAM工作于76MHz并對微波源、聲換能器、透鏡焦距、預放及解調電路等做相應的改造，其實際SLAM系統如圖4。

　　實驗用模擬集成塊的制作是在陶瓷基片上采用點焊的方法焊接不同尺寸的金屬帶狀引線而成。為了探測到焊接質量的好壞，我們有意焊接了一些有缺陷的點，但通過人眼及光學顯微鏡，從表面并不能發現缺陷所在。下面給出模擬集成塊的SLAM聲學像(經計算機處理)以及顯微光學像，如圖5、6、7、8所示。

　　上面圖中箭頭所示為焊點位置。由圖5聲學像可清楚地看到，金屬引線與陶瓷基片上的電極完全相連，整個焊點內沒有空氣間隙。圖7和圖8分別是具有三個焊點的模擬集成塊的聲學像和光學像。從圖8光學像看不出焊點質量好壞，但從圖7聲學像可知焊點1大部分焊接上，焊點2全部焊接上，焊點3只有一小部分焊接上。

4　結　　論

　　屬于無損檢測的SLAM能夠獲得高分辨率的集成電路引線焊接聲顯微圖像，反映了SLAM掃描范圍內集成電路的焊接結構，只要有裂縫、氣泡、脫層等，就會在聲顯微圖中反映出來。實際測量中還應注意根據被測對象選擇合造的聲波入射角、聲換能器輸入功率以滿足要求。整個工作為SLAM實際應用于集成電路引線焊接質量的無損檢測打下了基礎。

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