水浸超声扫描显微镜检测半导体芯片封装缺陷

晶圆通过光刻、刻蚀、沉积等多道精密制程构筑电路结构，再经划片切割形成初始芯片。裸芯片质地轻薄、极易受损，通常需要通过封装工艺完成芯片固定、电气互联与整体保护，才能成为可装配、可量产的半导体器件。封装是芯片可靠性的重要保障，封装工艺的结合品质和密封状态，直接影响器件的散热能力与长期可靠性，是半导体生产质控中至关重要的一环，因此需要依靠水浸超声扫描显微镜检测封装内部的空洞、脱粘、分层等缺陷。

和伍S600水浸超声扫描显微镜

当前半导体封装主要分为传统封装与先进封装两大类。SOT、SOD等传统封装形式应用成熟、适用性强，广泛应用于汽车电子、工业控制、电源器件等领域。

部分传统芯片封装外观展示

塑封成型后，环氧树脂与芯片、引线框架、基板之间的结合界面还可能出现脱粘、分层。不同材料交界处存在声阻差异，超声波传播至界面时会产生反射和透射。当内部出现空洞、微间隙或界面分离时，回波幅值、相位等信号特征也会随之变化，系统通过信号采集和图像处理呈现异常区域。在实际检测中，树脂与金属框架发生分层后，正常区域与分层区域表现出不同的相位信号，剥开样品后观察到的氧化区域与超声图像标记的异常区域基本一致。

塑封分层超声相位检测图

不同封装材料、结构厚度和目标缺陷，对探头频率及扫描参数的要求并不相同，需要根据实际检测对象进行匹配。对于封装内部不同层位，C-scan可选定目标界面进行平面成像，呈现缺陷的位置、形状和分布范围。随着封装结构由单一界面向多层结构发展，仅观察一个层位已经难以完整反映内部各界面的结合状态，因此可以通过多层C扫描分别获取不同深度的界面图像。在薄型封装的实测中，第1层、第2层、第3层界面可以分别成像，使检测结果从“发现异常”进一步延伸到判断异常具体出现在哪一层。

不同层位多层C扫描检测图

T-scan则提供了另一条检测路径。它在样品另一侧接收穿过整个器件的超声信号，根据透射声能的分布变化形成图像。当传播路径中存在空洞、分层等异常时，对应区域的透射信号也会发生变化。C-scan侧重观察选定层位的界面状态和缺陷位置，T-scan获得的则是沿整个声传播路径的综合透射信息。它本身并不用于单独判断缺陷位于哪一层，但可以利用透射信息对异常区域进行补充判断。因此在多层、复杂封装中，将T-scan与C-scan及多层成像结合，可以从不同维度对异常区域进行综合判断。

SOT整板C-scan与T-scan检测图

HBM封装批量C-scan图