無損檢測中集成電路引線焊接無損檢測技術(shù)的研究

　　1、引言

　　研究和尋找集成電路引線焊接質(zhì)量的無損檢測方法一直是大家所關(guān)心的問題。傳統(tǒng)檢查焊接質(zhì)量的方法是用機(jī)械力推(或拉)動測試，但它已不適應(yīng)輸入/輸出端點多達(dá)300個以上，引線間距小于0.1mm的集成電路引線焊接質(zhì)量的檢測，且檢測為破壞性，不足之處顯而易見。激光掃描聲學(xué)顯微鏡(簡稱SLAM)作為一種超聲無損檢測新技術(shù)，由于能給出被測物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的聲顯微圖像，反映出被測物體的機(jī)械彈性參數(shù)分布，故應(yīng)用廣泛。本文分析了SLAM用于集成電路引線焊接無損檢測的一些設(shè)計參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)，通過對我們已有的國內(nèi)首創(chuàng)的SLAM實驗系統(tǒng)的改造，對一些集成電路引線焊接進(jìn)行了模擬性實驗并探測到焊接質(zhì)量的缺陷。

　　2　SLAM系統(tǒng)的工作原理

　　SLAM的關(guān)鍵部分如圖1所示。聲換能器將微波轉(zhuǎn)變成聲波，該聲波經(jīng)過多層媒質(zhì)達(dá)到工作面板的下表面形成動態(tài)波紋。聚焦的激光束在該面上作二維掃措時，反射光為受聲動態(tài)波紋調(diào)制的角調(diào)制光束，用刀口技術(shù)進(jìn)行調(diào)解，就能在顯示屏上獲得聲像。

　　SLAM系統(tǒng)理想情況應(yīng)在0≤θ≤90°之間沒有零點響應(yīng)，以便任意角度入射的超聲波都可穿透被測樣品到達(dá)工作面板的下表面。在放置集成電路樣品之前，并且忽略聲學(xué)室表面的反射，根據(jù)選擇的聚苯乙烯材料的聲參數(shù)，可給出SLAM系統(tǒng)的響應(yīng)特性如圖2所示。

　　一旦把集成電路樣品放入SLAM系統(tǒng)中，此時，超聲波入射角的選擇除考慮SLAM系統(tǒng)響應(yīng)特性外，還考慮集成電路樣品放入后對整個系統(tǒng)聲波傳輸特性的影響。對用于集成電路制造的典型陶瓷材料，其傳輸系數(shù)與入射角的關(guān)系曲線如圖3所示。

　　3　SLAM系統(tǒng)裝置與實驗

　　根據(jù)被測集成電路樣品參數(shù)，選擇SLAM工作于76MHz并對微波源、聲換能器、透鏡焦距、預(yù)放及解調(diào)電路等做相應(yīng)的改造，其實際SLAM系統(tǒng)如圖4。

　　實驗用模擬集成塊的制作是在陶瓷基片上采用點焊的方法焊接不同尺寸的金屬帶狀引線而成。為了探測到焊接質(zhì)量的好壞，我們有意焊接了一些有缺陷的點，但通過人眼及光學(xué)顯微鏡，從表面并不能發(fā)現(xiàn)缺陷所在。下面給出模擬集成塊的SLAM聲學(xué)像(經(jīng)計算機(jī)處理)以及顯微光學(xué)像，如圖5、6、7、8所示。

　　上面圖中箭頭所示為焊點位置。由圖5聲學(xué)像可清楚地看到，金屬引線與陶瓷基片上的電極完全相連，整個焊點內(nèi)沒有空氣間隙。圖7和圖8分別是具有三個焊點的模擬集成塊的聲學(xué)像和光學(xué)像。從圖8光學(xué)像看不出焊點質(zhì)量好壞，但從圖7聲學(xué)像可知焊點1大部分焊接上，焊點2全部焊接上，焊點3只有一小部分焊接上。

　　4　結(jié)論

　　屬于無損檢測的SLAM能夠獲得高分辨率的集成電路引線焊接聲顯微圖像，反映了SLAM掃描范圍內(nèi)集成電路的焊接結(jié)構(gòu)，只要有裂縫、氣泡、脫層等，就會在聲顯微圖中反映出來。實際測量中還應(yīng)注意根據(jù)被測對象選擇合造的聲波入射角、聲換能器輸入功率以滿足要求。整個工作為SLAM實際應(yīng)用于集成電路引線焊接質(zhì)量的無損檢測打下了基礎(chǔ)。