超声波扫描 (C-SAM) 在封装器件失效分析中的应用

超声波扫描 (C-SAM) 在封装器件失效分析中的应用

原理：
超声波扫描（C-SAM）利用超声波在物质中传播的特性进行检测：

1. 声速差异： 超声波在不同密度的物质中传播速度不同。

2. 界面反射： 超声波在穿过不同材料的界面时会发生反射。反射信号的强度取决于界面两侧材料的声阻抗差异：声阻抗差异越大，反射信号越强。
   通过分析反射信号或穿透信号，即可重建并显示器件内部的微观结构图像。

在封装器件失效分析中，超声波扫描主要应用于以下方面：

1. 检测器件内部的分层缺陷：

   • 半导体封装器件由金属、塑封料等多种材料构成。这些材料间的界面可能因热膨胀系数（CTE）不匹配（导致热应力）而出现分层。

   • 检测原理：

     • 在结合良好的界面，超声波大部分能量能够穿透。

     • 在存在分层的界面，超声波会发生极强的反射和散射（能量损失）。

   • 通过检测并分析反射超声波的强度，即可准确判断器件内部是否存在分层以及分层的位置。

2. 识别空洞、裂纹等内部异常：

   • 检测原理与分层类似： 当超声波传播路径上遇到空洞或裂纹等缺陷（形成新的异常界面）时，会在缺陷界面处产生与正常区域显著不同的反射信号特征（强度、形态等）。

   • 通过声学扫描成像，能够有效检测出器件内部存在的空洞、裂纹等异常缺陷，并定位其位置和评估其大致范围。

3. 无损解析器件内部结构：

   • 在失效分析中，若对器件内部结构（如芯片尺寸/位置、焊线排布、基板结构等）不熟悉，进行物理拆解（有损分析）存在破坏关键证据的风险。

   • 超声波扫描的优势在于其无损特性： 它能在不破坏器件的前提下，获取清晰的内部结构图像。

   • 这些信息（芯片尺寸、位置、焊线走向等）为后续进行精准定位和实施有损分析步骤（如开封、剖面制备）提供了至关重要的依据。