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1、SAT SAT 原理、检测方法及识别原理、检测方法及识别 介绍介绍1原理 什么是SATuSAT 又叫C-SAM，中文叫法有很多，扫描声波显微镜或 超声波扫描显微镜或声扫描显微镜(Scanning acoustic microscope)2原理 什么是超声波u Sound waves which have a frequency over 20kHz. 频率超过20Khz的声波(Audible frequency: 16Hz - 20kHz)(人耳能听到的声音频率为:16Hz-20kHz)u The sound waves which can not be heard by the human
2、ear.超声波是人耳听不到的16Hz - 20,000Hz3原理 超声波的波形横波uShear Wave(横波) The vibration direction and propagation direction are perpendicular.振幅方向和传播方向是垂直的 Transmission in liquid or air is impossible.在液体和空气中无法传播PropagationVibration4原理 超声波的波形纵波uLongitude Wave (纵波) The vibration direction and propagation direction are
3、 same.振幅方向和传播方向是一致的 Transmission in liquid is possible.可以在液体中传播PropagationVibration5原理 超声波的特点u 100% reflection when it meets air(delamination)碰到空气(分层或离层)100%反射u Reflects at interfaces在任何界面会反射u 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Air100%DieEMC6原理 超声波的反
4、射率MaterialsAirEMCSiliconEpoxyGold42 alloyCopperAlSteelNickelGlassWater (20c)(for IC)for D/A(quartz)(20c)Acousticimpedance06.7620.043.1262.5340.9141.8316.945.4349.5415.041.48(10 kg/m s)Air (20c)0-100100100100100100100100100100100Resin(for ic)6.76100-49.636.880.571.672.242.974.1763864.1Silicon20.04100
5、49.6-73.151.534.235.28.538.842.414.386.2Epoxy resin3.1210036.873.1-90.585.886.168.887.188.265.635.7Gold62.5310080.551.590.5-20.919.857.515.811.661.295.442 alloy40.9110071.634.285.820.9-1.141.55.29.546.293Copper41.8310072.235.286.119.81.1-42.44.18.447.193.2Aluminum16.910042.98.568.857.541.542.4-45.84
6、9.15.883.9Steel45.4310074.138.887.115.85.24.145.8-4.350.393.7Nickel49.541007642.488.211.69.58.449.14.3-53.494.2Glass(quartz)15.041003814.365.661.246.247.15.850.353.4-82.1Water(20c)1.4810064.186.235.795.49393.283.993.794.282.1-R(%) = X 100Z2 + Z1Z2 - Z17原理 超声波在部分材料中的阻抗8原理 超声波的优点u High resolution:很高的分
7、辨率:-Sonix 能够检测到的最小间隙厚度为0.13微米u High sensitivity :很高的灵敏度: 能够检测出细微缺陷的大小,位置和形状u No destruction.非破坏性u Safe : Harmless to human body.安全:对人体无害9原理 超声波的缺点u Difficult to inspect samples that have a rough surface or bubbles.很难检测出表面很粗糙或者内部有很多气泡的样品u Liquid is required to transmit ultrasonic需要液体进行超声波传输u Needs ex
8、pertise需要专家分析和判断rough surfacebubbles10原理 超声波的用途u 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)u Sonar to find submarine, fish-finder用声纳找潜水艇和鱼群u Medical examination equipment身体检查设备u Cleaner(1550KHz)超声波清洗机u Humidifier超声波增湿机u Welding(1540KHz)超声波焊接11原理 超声波检测的原理u 原理：利用超声波在各个层面的反射信号或者透射信号检
9、查各个层 面的缺点Die Attach AdhesiveDieEMCDie SurfaceDie BottomPackage SurfaceUltrasonic 超声波Transducer 超声波探头头Water水Transducer for Thru-Transmission 接收探头头用于透射12DelaminationPKG CrackVoidPKG CrackChip Cracku 分层 (Delamination)u 塑封体裂缝 (Package Crack)u 晶片裂缝 (Die Crack)u 孔洞 (Void)u 傾斜 (Tilt) u 手指下陷(Finger )原理 超声波检
10、测的用途13原理 超声波检测的方法u Pulse Echo Methods（脉冲回波方法） 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 2）B-scan : Inspection with vertically x-sectioned 2-d image.B-扫描方式：检测垂直x方向的二维截面图 3）C-scan : Inspection with horizontally x-sectioned 2-d image.C-扫描方式：检测水平x方向的二维截面图 4） TAMI :
11、C-Scan with multiple(2999) gateTAMI扫描模式：可以同时扫描出2-999层C-扫描方式u Thru-Transmission Method（透射方法） T-scan : Inspection with transmitted signal.T-扫描方式：检测透射信号14PKG SurfaceDie Surface波的強度检测方法 A-Scan15u由波形相位及波形強弱表現在示波器上波形相位特性 : 由硬物質到軟物質, 波形呈現負向波由軟物質到硬物質, 波形呈現正向波u要使用 B-Scan 及 C-Scan 證實檢驗結果50%50%Air100%DieEMC正向波
12、正向波 PASSPASS負向波負向波 FAILFAIL黑色紅色波的強度波的強度100%100%检测方法 A-Scan16uQA正常monitor的圖 像Normal紅色的負波正波黑色的FailA-scanA-scan波的強度波的強度100%检测方法 A-Scan17PKG Bottom PKG Crack Pad Bottom检测方法 B-Scan18uQA正常monitor的圖像B-scanB-scan检测方法 B-Scan19Package CrackDie CrackDelamuPackage Crack：掃橫向容易掃到，縱向不容易掃到uDie Crack：灰、黑、白的部分形狀有變異uD
13、elam：正常是灰、黑、白NormalDelam灰 黑 白白 黑 灰检测方法 B-Scan20TiltInner VoiduTilt：灰、黑、白的部份傾斜uInner Void：灰、黑、白的部分某一個地方會跑到上方检测方法 B-Scan21C-scanC-scan检测方法 C-ScanEMCEMC22u可檢測的缺點 : Peeling、Crack 、Void、DelamDelamDelamInner VoidInner VoidDie CrackDie CrackDie PeelingDie Peeling检测方法 C-Scan23检测方法 TAMI-Scanu TAMI: (Tomograp
14、hic Acoustic Micro Imaging)超声波断层显微成 象31 Cuts 31片Swordsman 剑侠31 inspection layers of TAMI-Scan TAMI-Scan 的31层 测试层D/A Epoxy PaddleEMCSilicon Chip31 Gates for TAMIPackage Surface 封装表面Die Top & Bottom Die的顶端 与底部Paddle Surface 焊料表面24检测方法 TAMI-Scanu超声波断层显微成象扫描的31张图片25水接收器探頭u探頭傳遞訊號穿過待測樣品，接收器接收訊號u因為超音波預到空氣，
15、無法傳遞訊號，所以檢測樣品任何一層有脫層，下面接收器將收不到訊號，所以呈現黑色區域 u水泡未清除乾淨也會影響穿透判定u可使用 A-Scan 證實檢驗結果u穿透式的缺點是不能確切的知道那一層有缺陷, 必須要用反射式再次檢驗检测方法 T-Scan26PassPassA AFailFailB Bu圖A：接收器有接收到探頭穿過待測樣品傳遞的訊號，所以會有波的反應 u圖B：接收器沒有接收到探頭穿過待測樣品傳遞的訊號，所以會沒有波的反應，反射呈現黑色有波的強度沒有波的強度检测方法 T-Scan27NormalDelamC - scanC - scanB - scanB - scanA - scanA -
16、scan反紅白、黑、灰負波反紅波強度:100%结果识别 Delam28因為因為tilt tilt 的關係使的的關係使的padpad有高低差打到的波會有強弱所以有高低差打到的波會有強弱所以c-scanc-scan會反紅會反紅C - scanC - scanB - scanB - scanA - scanA - scan正波结果识别 tilt29C - scanC - scanB - scanB - scanA - scanA - scanVoid结果识别 void30Finger 變形Finger 结果识别 finger31Scanning Acoustic Microscope(S.A.M.) is a very useful tool to locate invisible internal fine defects 超声波扫
