前面寫分層文章時,有個問題一直困擾著我:為什么X-RAY只能掃描空洞,不能用來掃描分層。不過,雖然咱不會,但咱也絕對不問,就這么渾渾噩噩的度過了一個月,終于忍不住了,打開了電腦,學習一番。
同樣作為電磁掃描,那么X-RAY和SAT的區別在哪里呢,我們先看看其在頻譜上的分布:
X-RAY:X射線檢測,X射線的頻率范圍在3×10^16~3×10^19 Hz之間,根據光子能量與頻率關系式E=hν,X射線因其高頻特性而具備極強的能量,因此容易穿透物體。而當X射線穿透物體時,不同密度的物體對X射線的吸收不同,根據最終到達探測器的能量則可將內部不同結構區分開來。如下圖所示:
由于氣泡的產生,占據了一部分物質的內部空間,而氣泡的密度相比周圍物體極低,相當于變相降低了氣泡位置處物體縱向的平均密度,因而該位置到達探測器的x射線能量要強于其他位置,探測器根據接收到的能量不同則可將氣泡位置呈現出來。
如以下QFN封裝,由于金絲密度>銅框架密度>塑封料密度,因此其顏色由深及淺依次為金絲>銅框架>塑封料。因銅框架在外引腳處的厚度大于內引腳,所以外引腳顏色深度>內引腳。
SAT:超聲波掃描。聲波的波長范圍大約在20Hz~20kHz之間,大于20kHz的電磁波稱之為超聲波,我們常見的SAT聲學顯微鏡工作頻率范圍通常在1MHz~500MHz之間。SAT掃描是利用超聲波在遇到不同密度的界面時會產生反射回波的特性來檢測內部缺陷。
由于分層處內部為空氣,Compound與分層界面的密度差要高于Compound與DIE界面的密度差,因此設備所接收到的回波能量不同,從而可以獲得區分。
以上是以反射方式進行SAT檢測,還有一種形式為透射形式,類似于X-RAY原理,掃描頭在上方,接收頭在下方,利用最終到達接收頭的能量來區分界面異常,而當超聲頻率大于10MHz的時候,空氣對空氣對能量的吸收極強,因此通常其掃描頻率大于10MHz。
那么,X-RAY為什么檢測不到分層呢?
因為分層屬于兩個界面物質分開,雖同空洞類似,形成了一個內部氣泡,但空洞是在銀漿或者塑封料固化過程中形成的,縱向區域內總體銀漿或塑封料材質要比周圍少,減少了對x射線能量的吸收,因此接收到的能量可以與周圍無空洞區域區分開來。而分層雖同樣形成氣泡,但并未改變其縱向區域內材料總數,對x射線能量的吸收無變化,因此x-ray無法區分分層。
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原文標題:X-RAY與SAT檢測原理——為什么X-RAY只能掃描空洞不能掃描分層?
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