1Scanning Acoustic Microscope(SAM)超声波扫描显微镜Scanning Acoustic Microscope(SAM)超声波扫描显微镜H.S. Jang2What is Ultrasonics ?什么是超声波What is Ultrasonics ?什么是超声波•Sound waves which have a frequency over 20kHz. 频率超过20Khz 的声波(Audible frequency: 16Hz -20kHz) (人耳能人耳能听听到的声音频率为:16Hz-20kHz)•The sound waves which can not be heard by the human ear .超声波是人耳波是人耳听听不到的16Hz -20,000Hz3Types of Ultrasonic Waves超声波的波形Types of Ultrasonic Waves 超声波的波形1. Shear Wave(横波)1)The vibration direction and propagation direction areperpendicular .振幅方向和传播方向是垂直的2)Transmission in liquid or air is impossible.在液在液体体和空气中无法传播VibrationPropagation4Types of Ultrasonic Waves超声波的波形Types of Ultrasonic Waves 超声波的波形2. Longitude Wave (纵波)1)The vibration direction and propagation direction are same .振幅方向和传播方向是一致的2)Transmission in liquid is possible.可以在液可以在液体体中传播PropagationVibration5Characteristics of Ultrasonics超声波的特性Characteristics of Ultrasonics 超声波的特性1.100% reflection when it meets air(delamination)碰到空气(分层或离层)100%反射2.Reflects at interfaces在任何界面会反射3. Travels straight as light because of the very short wavelength.由于它的波长非常短, 所以和光线一样直线传播50%50%Air100%DieEMCAdvantages of Ultrasonics超声波的优点Advantages of Ultrasonics超声波的优点1.High resolution:很高的分辨率:Detectable minimum gap thickness of Sonix : 0.13 micro meterSonix 能够检测到的最小间隙厚度为0.13微米2.High sensitivity :很高的灵敏度:The measuring of size, location, shape of fine defects is possible.能够检测出细微缺陷的大小,位置和形状3.Real time inspection is possible.可以实时检测4.Safe : Harmless to human body.安全:对人体无害67Weak Points of Ultrasonics超声波的弱点Weak Points of Ultrasonics 超声波的弱点1.Difficult to inspect samples that have a rough surface or bubbles.很难检测出表面出表面很很粗糙或者内部有部有很很多气泡的样品2. Liquid is required to transmit ultrasonic需要液需要液体体进行超声波传输3.Needs expertise(Solution:TAMI )需要专家分析和判断(解决方案:TAMI)rough surfacebubbles100%100%100%8Uses for Ultrasonics超声波的用途Uses for Ultrasonics 超声波的用途1.Nondestructive test equipment.(S.A.M.)超声波无损探伤测试设备(如:超声波扫描显微镜)2. Sonar to find submarine, fish-finder用声纳找潜找潜水艇和水艇和鱼群3. Medical examination equipment身体检查设备4. Cleaner(15~50KHz)超声波清洗机5.Humidifier 超声波增湿机6.Welding(15~40KHz)超声波焊接9Reasons for Use of Ultrasonics使用超声波的理由Reasons for Use of Ultrasonics 使用超声波的理由1. Evaluation of semiconductor reliability评估半导体可靠性Existing the only estimation method of semiconductor reliability目前仅有的评估半导体可靠性的方法2. Nondestructive inspection of internal defects对内部缺陷进行无损检测Keep fine defects which can be lost by destructive inspection可以保留在损坏性检测中被丢失的细微缺陷Reuse of good samples after inspection样品通过检测后可以继续使用10Structure of QFP QFP 的结构图Structure of QFP QFP 的结构图EMC Epoxy Cu Lead FrameCu L/FCu L/FSilicon ChipGold WireHS JangDetectable Defects Detectable Defects 可以检测 到的缺陷 检测到的缺陷 可以检测到的缺陷 可以检测 检测到的缺陷 可以检测1. Delamination（离层） （ 2. Package Crack（塑封体裂缝） （塑封体 3. Die Crack（硅片裂缝） （硅片裂缝 4. Void（空洞） （空洞） 5. Tilt（硅片倾斜） （硅片倾 6. Foreign Materials （外来杂质） 杂质）PKG Crack Void Delamination Chip Crack PKG Crack11HS JangInspection using Ultrasonic Inspection using Ultrasonic 使用超声 波检测的原理 使用超声波检测的原理 使用超声 检测的原理 使用超声 检测的原理Signals in Digital OscilloscopeGateTransducer 波探头 超声波探头 Die SurfaceDie BottomUltrasonic 超声波 Package Surface EMC Die Die Surface Die BottomDie Attach AdhesivePackage SurfaceInspect defects using reflected signal in each interface 用反射信号检测 号检测每 用反射信号检测每个界面的缺陷12HS JangInspection Methods Inspection Methods 检测方法 检测方法 检测方法 检测方法1. Pulse Echo Methods（脉冲回波方法） 回波方法） （脉冲回波方法 1) A-scan : Inspection with waveform displayed on oscilloscope. A-扫描方式：检测波形并显示在示波器上 扫描方式：检测波形并显示在示波器上 波形并显 2）B-scan : Inspection with vertically x-sectioned 2-d image. ） B-扫描方式：检测垂直 方向的二维截面图 扫描方式：检测垂直x方向的二 截面图 垂直 方向的二维 3）C-scan : Inspection with horizontally x-sectioned 2-d image.. ） C-扫描方式：检测水平 方向的二维截面图 扫描方式：检测水平x方向的二 截面图 水平 方向的二维 4） TAMI : C-Scan with multiple(2~999) gate ） TAMI扫描模式：可以同时扫描出2-999层C-扫描方式 扫描模式：可以同时扫描出 时扫描出 层 扫 2. Thru-Transmission Method（透射方法） （透射方法） 1) T-scan : Inspection with transmitted signal. T-扫描方式：检测透射信号 扫描方式：检测透射信 透射13HS JangPulse Echo & Thru-Transmission Pulse Echo & Thru-Transmission 脉冲回波和透射 脉冲回波和透射 脉冲回波和透射 脉冲回波和透射Pulse Echo 脉冲回波 脉冲回波 Thru-Transmission 透射传输 透射传输14HS JangStructure of a Scanner Which uses both Pulse Structure of a Scanner Which uses both Pulse Echo and Thru-Transmission Echo and Thru-Transmission 使用脉冲回波和透射的扫 脉冲回波和透射的 同时使用脉冲回波和透射的扫描图 使用脉冲回波和透射的扫 脉冲回波和透射的 同时使用脉冲回波和透射的扫描图Transducer for Pulse Generation and Receiver for Pulse Echo 用于脉冲 射和脉冲回波接收的 脉冲发 脉冲回波接收 用于脉冲发射和脉冲回波接收的探头Water 水Transducer for Thru-Transmission 接收探头 接收探头用于透射15HS JangA-Scan A-Scan A-扫描方式 扫 A-扫描方式 扫1. Inspect defects with the phase and the magnitude of reflected waves on oscilloscope. 示波器上显示出反射波的相位和大小来检测 显示出反射波的相位和大小来检测缺陷 用在示波器上显示出反射波的相位和大小来检测缺陷 Merit : The most accurate inspection method. 最精确 检测方式 优点： 最精确的检测方式 3. 4. Weak Point : Only one point analysis is available not plane. 弱点：只能对于一个 弱点：只能对于一个点进行分析不能对于一个平面分析 行分析不能对于一个 Used to confirm the inspection results. 用于确认检测结果 用于确认检测结果PKG Surface Die Surface Die BottomUltrasonic2.PKG Surface Die Surface Die Bottom16HS JangA-Scan A-Scan A-扫描方式 扫 A-扫描方式 扫Stethoscope 听诊器17HS JangA-Scan A-Scan A-扫描方式 扫 A-扫描方式 扫PKG Surface 塑封体 塑封体表面Die Surface 芯片表面18HS JangA-Scan A-Scan19HS JangB-Scan B-Scan B-扫描方式 扫 B-扫描方式 扫1.Show the vertically x-sectional image from each interface. 方向的截面图 显示每个界面垂直x方向的截面图 示每个界面垂直 方向的截面2.Detectable defects : Crack, Tilt and Void. 检测的缺陷： 检测的缺陷： 裂缝，倾斜和空洞 的缺陷3.Merit : Analysis of the level of defects are possible. 优点：可以分析水平缺陷2021B-Scan B-扫描方式B-Scan B-扫描方式22B-Scan B-扫描方式B-Scan B-扫描方式23B-Scan B-扫描方式B-Scan B-扫描方式PKG SurfaceP K G C r a c kD ie S u r f a c e24B-Scan B-扫描方式B-Scan B-扫描方式25C-Scan C-扫描方式C-Scan C-扫描方式1.Shows the horizontally x-sectioned images after focus at an interface.在一个界面对焦后显示的平行x 方向的图片2.Detectable defects : Delamination, Die crack.检测的缺陷的缺陷：：离层，芯片裂缝3. Merit : The most precise inspection method.优点：最精确的检测方式4. Weak point : Needs expertise(Solution : TAMI).弱点弱点：：需要专家分析家分析（（解决方案方案：：TAMI)26C-Scan C-扫描方式C-Scan C-扫描方式E M CEMC27C-Scan C-扫描方式C-Scan C-扫描方式Dimple Pad Bottom of TSOPDie Surface of QFP281.Shows the 2~999 sheets of horizontally x-sectioned imagesof all interfaces. 显示所有界面上平行于X 方向的2 ~999层图象2.Detectable defects 可探测缺陷: All kinds of defects. 所有种类的缺陷3.Merit 优点:1) Do not need expertise. 不需要专家2) Do not need focusing. 不需要聚焦3) Inspection of any thin interface is possible. 可以检查任何细微的界面(Detectable minimum layer thickness : 1.5X ofwavelength) 可探测最小层厚可探测最小层厚：：波长的1。