CN101493436A

CN101493436A - 超声波测定方法、电子部件制造方法及半导体封装

Info

Publication number: CN101493436A
Application number: CN 200810190886
Authority: CN
Inventors: 小松真介; 上田阳一郎
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-12-26
Filing date: 2008-12-25
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2028-12-25
Also published as: JP2009175136A; JP5221314B2; CN101493436B

Abstract

本发明提供一种超声波测定方法、电子部件制造方法及半导体封装。能分别接收在测定对象物内的多个界面上反射的超声波的波形信号，基于接收到的波形信号的振幅，检测测定对象物内部的基准界面上的反射波的波形信号，以基准界面上的反射波的波形信号为基础，评价测定对象界面的接合状态。

Description

超声波测定方法、电子部件制造方法及半导体封装

技术领域

本发明涉及一种超声波测定方法、电子部件制造方法及半导体封装，特别是涉及对于在超声波照射方向上有多个界面相交叉的测定对象物所进行的超声波测定方法、由超声波测定方法进行测定并将评价为合格品的电子部件制造成产品的电子部件制造方法，以及在超声波测定方法中使用的半导体封装。

背景技术

以前，作为用于测定对象物内部的装置，有使用发送后在对象物内部进行反射的超声波进行测定的超声波测定装置(例如，参照专利文献1(日本特开平05-333007号公报)、专利文献2(日本特开平06-294779号公报))。

作为以前的超声波测定装置，说明关于进行半导体封装内部测定的超声波测定装置。

图11是以前的超声波测定方法的概略结构图。再有，为了明确附图间的相对位置关系，在附图中显示了XYZ轴。

在图11中，超声波测定装置1由下述部分构成：用于发送和接收超声波的超声波探头2；用于输入所发送的超声波的频率等超声波测定条件的输入部3；用于处理从超声波探头2和输入部3得到的信息并控制超声波探头2工作的控制部4；用于显示超声波波形等测定结果的显示部5。

简单地说明关于超声波测定装置1的工作。

基于用输入部3输入的测定条件，一边用控制部4控制超声波探头2的动作一边发送超声波，以容器内的水6为介质，将该超声波照射到半导体封装7上。然后，用超声波探头2接收在测定对象物的半导体封装7上反射的反射波。通过在控制部4中处理该接收到的反射波，来进行半导体封装7是否合格的判定和图像化，在显示部5中显示结果。

在此，在发送和接收中都使用超声波探头2。此外，控制部4包括脉冲发生接收器和图像处理部，所述脉冲发生接收器将超声波探头2接收到的反射波转换为电压并放大，所述图像处理部将电压波形的强度值图像化。

此外，半导体封装7相对于超声波照射方向(图11的Z轴方向)具有多层结构，是具有多个界面的封装。

为了更详细地说明以前的超声波测定，放大了图11的测定部附近，结合半导体封装7的结构来进行说明。

图12是以前的超声波测定的概略图。

在图12中，半导体封装7由下述部分构成：在上面具有基板侧电极的基板8；设置在基板8的各基板侧电极上的作为接合材料的一个例子的焊锡9；具有由焊锡9与基板8的基板侧电极相接合的插入物侧电极的插入物(interposer)10；半导体芯片11；连接插入物10和半导体芯片11的引线12；覆盖半导体芯片11的树脂模13。

如图12所示，在此示出了水淹没半导体封装7时的例子，在被放置在液体(水)6中的测定对象物的具体例的半导体封装7中，形成有所谓的水6与树脂模13的界面、树脂模13与插入物10的界面、插入物10与焊锡11的界面的多个界面。

在该结构中，将来自超声波探头2的超声波照射到半导体封装7上，在用超声波探头2接收到了由半导体封装7反射的反射波时，其信号成为多个波相重合的波形。下面说明该波形。

在超声波测定了具有如图12所示的多个界面的半导体封装7时，得到图13所示的波形。

图13是示出以前的超声波测定中的超声波波形。下面说明使用该波形进行测定部位合格与否的判定的方法。

如图13所示，由于在测定内部具有多个界面的半导体封装7的情况下，多个波相重合，因此难以定义测定部位(界面)。

因此，以稳定产生超声波波形的半导体封装7的表面为基准，通过使用距离表面的延时(相位的偏移)来定义测定部位(界面)。

在图13中，首先，对来自半导体封装7表面的表面波设置时间轴上的触发信号14(时刻t₀)。接着，基于半导体封装7的内部结构，对测定部位上的反射波设定以触发信号14为零基点的被称作门(gate)15(时刻t₁)的时间区域。然后，通过在该门15的区间(时间区域)内与阈值进行比较，来进行测定部位的评价。

但是，在该方法中，在连续超声波测定了同一种类的2个半导体封装的情况下，会产生测定精度降低的问题。下面说明该问题。

图14是示出以前的超声波测定中的超声波反射波的波形的图。

在连续超声波测定了同一种类的2个半导体封装时，得到图14中示出的波形。2个半导体封装中的反射波如图14所示，假设第一半导体封装中的反射波为反射波16，第二半导体封装中的反射波为反射波17，分别得到在时间轴上偏移的状态。

在以前的超声波测定中，使用最初基于反射波16设定的触发信号18(时刻t₂)和门19(时刻t₃)来进行反射波17的测定部位的评价。因此，如图14所示，门19(时刻t₃)与反射波17真正的测定部位(时刻t₄)偏移了很多。

发明内容

为了提供一种即使对于在超声波照射方向上有多个界面相交叉的测定对象物，也能进行高精度的超声波测定方法、电子部件制造方法及半导体封装，本发明如下所述地构成。

根据本发明的第一方式，提供一种超声波测定方法，用超声波探头接收在对象物内的多个界面上分别反射的超声波的波形信号，

基于用上述超声波探头接受到的上述波形信号的振幅，用运算部检测上述测定对象物内部的基准界面上的反射波的波形信号，

用上述运算部测定以上述基准界面上的反射波的上述波形信号为起点而确定了的上述测定对象物的测定对象界面。

根据本发明的第二方式，提供一种在第一方式中记载的超声波测定方法，上述测定对象物是电子部件，上述测定对象界面是上述电子部件内部的、用接合材料接合各电极彼此之间的电极接合部或者与上述电极接合部邻接的部分，在用上述运算部测定了上述测定对象界面之后，用上述运算部评价上述测定对象界面中的上述电极接合部的接合状态。

根据本发明的第三方式，提供一种第一或第二方式中记载的超声波测定方法，在检测上述波形信号时，上述基准界面是在上述测定对象物内的多个界面内具有最大振幅强度的界面。

根据本发明的第四方式，提供一种第一～第三的某一个方式中记载的超声波测定方法，在检测上述波形信号时，上述基准界面是被嵌入到上述测定对象物内的埋设物的表面。

根据本发明的第五方式，提供一种第一～第四的某一个方式中记载的超声波测定方法，在检测上述波形信号时，上述测定对象物是半导体封装，上述基准界面是上述半导体封装内部的、用上述接合材料接合上述各电极彼此之间的电极接合部或者与上述电极接合部邻接的部分，并且，位于材质不同的2个层的界面上。

根据本发明的第六方式，提供一种第一～第五的某一个方式中记载的超声波测定方法，在接收上述超声波的波形信号时，接收在上述测定对象物的多个界面上反射了从上述超声波探头发送的上述超声波的波形信号，

另外，在检测了上述基准界面上的波形信号之后，并且用上述运算部测定上述测定对象界面之前，基于一边使上述超声波探头和上述测定对象物靠近一边接收到的波形信号，调整上述超声波探头的位置。

根据本发明的第七方式，提供一种第一～第三的某一个方式中记载的超声波测定方法，在用上述运算部测定上述测定对象界面时，以上述基准界面上的上述反射波的上述波形信号为基准，将比上述基准界面上的上述反射波的上述波形信号后检测到的波形信号，与预先输入了的合格品的波形信号进行比较，根据其比较结果进行上述测定对象界面的评价。

根据本发明的第八方式，提供一种电子部件制造方法，上述测定对象物是电子部件，利用第一～第七的某一个方式中记载的超声波测定方法，测定上述电子部件的测定对象界面并进行评价，

将评价为合格品的上述电子部件作为产品。

根据本发明的第九方式，提供一种半导体封装，在所述半导体封装中具有：在上面具有基板侧电极的基板；在下面具有插入物侧电极，并且与上述基板接合的插入物；接合上述基板侧电极和上述插入物侧电极的接合材料；与上述插入物直接连接的半导体芯片；覆盖上述半导体芯片的树脂模，

能在超声波照射时反射并取得超声波波形信号的基准界面，是上述半导体封装内部的、用上述接合材料接合上述电极彼此之间的电极接合部或者与上述电极接合部邻接的部分，并且位于材质不同的2个层的界面上。

根据本发明的第十方式，提供一种第九方式记载的半导体封装，上述基准界面位于材质不同的相邻2个层间的声阻抗差与其他2层间的声阻抗差相比最大的界面上。

附图说明

从参照附图的对最佳实施方式的下述描述，可以知道本发明的目的和其他目的及特征。

图1A是用于实施本发明的第一实施方式的超声波测定方法的超声波测定装置的概略结构图。

图1B是上述第一实施方式中的上述超声波测定装置的控制部等的方框图。

图2是示出上述第一实施方式的超声波测定工作的说明图。

图3是示出上述第一实施方式的超声波测定中的超声波波形的图。

图4是说明上述第一实施方式的超声波测定中的门位置的波形强度评价工作的说明图，(a)是示出上述第一实施方式的超声波测定中的门位置的波形强度评价的图(纵轴表示振幅，横轴表示时间)，(b)是示出上述第一实施方式的超声波测定中的主要数据的一个周期的图(纵轴表示振幅，横轴表示时间)，(c)是示出上述第一实施方式的超声波测定中的相关系数值的图(纵轴表示振幅，横轴表示时间)。

图5详细地表示了图4(c)，是示出上述第一实施方式的超声波测定的相关系数数据列的图(纵轴表示相关系数值，横轴表示时间)。

图6是上述第一实施方式的超声波测定工作的流程图。

图7是示出本发明的第二实施方式的超声波测定工作的说明图。

图8A是示出上述第二实施方式的时刻t＝0时的超声波测定工作的说明图。

图8B是示出上述第二实施方式的时刻t＝0时的超声波测定工作中的波形的图(纵轴表示相关系数值，横轴表示时间)。

图9A是示出上述第二实施方式的时刻t＝1时的超声波测定工作的说明图。

图9B是示出上述第二实施方式的时刻t＝1时的超声波测定工作中的波形的图(纵轴表示相关系数值，横轴表示时间)。

图10是示出上述第二实施方式的超声波测定工作的另外方式的图。

图11是以前的超声波测定方法的基本结构图。

图12是以前的超声波测定的概略图。

图13是示出以前的超声波测定中的超声波波形的图。

图15A是示出波形强度的最大值超过上述第一实施方式的超声波测定工作中的合格与否判定的判定基准的阈值，判定为合格品时的图解。

图15B是示出波形强度的最大值小于上述第一实施方式的超声波测定工作中的合格与否判定的判定基准的阈值，判定为不合格品时的图解。

具体实施方式

在接着叙述本发明之前，在附图中关于相同部件标记相同的参照符号。

以下，参照附图说明本发明中的实施方式。作为本发明的超声波测定装置及其方法，说明进行测定对象物的电子部件、例如半导体封装的内部测定的超声波测定装置及其方法。

(第一实施方式)

在图1A中，超声波测定装置20具有：用于发送和接收超声波的超声波探头21；在相互正交的XYZ轴方向上分别独立驱动超声波探头21的超声波探头驱动部21a；用于输入超声波测定条件的输入部22；用于处理从超声波探头21和输入部22得到的信息并控制超声波探头21工作的控制部23；用于显示超声波波形等测定结果的作为输出部的一个例子的显示部24。

下面简单地说明该超声波测定装置20的工作。

超声波探头21的下端配置在水槽25a内的水25中，将作为测定对象物一个例子的半导体封装26配置在水槽25a内的水25内规定的测定对象物配置位置上。然后，以水25为介质，向半导体封装26照射例如大约10～100MHz频带的超声波，就能分别接收在半导体封装26内的多个界面上反射的反射波。

在此，在图1A中，将沿着平行于水槽25a底面的面且相互正交的方向作为X方向和Y方向，将与该平面正交的方向作为Z方向。

超声波探头驱动部21a由例如使超声波探头21分别在X方向、Y方向和Z方向上移动的XYZ自动装置构成。再有，由超声波探头21、超声波探头驱动部21a、后述的发送电路70及后述的接收电路71构成超声波发送接收装置的一个例子。

与控制部23连接着超声波探头21、输入部22及显示部24。

输入部22是使用键盘、鼠标、触摸屏或者声音输入等的各种输入装置，由操作者输入数值等超声波测定所需的信息的设备，或者是输入半导体封装26的CAD数据(例如，包括半导体封装或者基板的各层的材料、厚度、各边的尺寸、声阻抗、半导体芯片的位置、接合部的位置等)及水槽内的半导体封装26的配置位置的位置坐标数据、超声波照射条件(口径、焦距、功率等)等的超声波测定所需的信息的设备。输入部22还具有与其他服务器或者记录介质等的数据库进行连接的端子，所述数据库用于分别存储在测定位置数据存储器77、判定部75和主要数据保持存储器76(以及后述的基准界面判定部80)中。作为一个例子，从输入部22输入测定条件后，分别存储在测定位置数据存储器77、判定部75及主要数据保持存储器76中。即，从输入部22输入了驱动控制部78所需的信息后存储在测定位置数据存储器77中。从输入部22输入了判定部75所需的信息后存储在判定部75的内部存储器中。从输入部22输入了数据运算部74所需的信息后存储在主要数据保持存储器76中。作为测定条件的例子，例举有扫描区域、扫描间距、触发信号位置、触发信号宽度、门位置、门宽度等。作为超声波探头21的扫描区域(被测定部、即应该测定的部分)，设定测定半导体封装26的哪个范围(换言之，设定XY平面位置和Z位置)。例如，作为扫描区域，可以是半导体封装26的整个面或者半导体封装26的一部分或者半导体封装26内的多个区域。此外，所谓扫描间距是指用于取得反射波的波形数据(波形信号)的机械分解能(XY平面)。作为一个例子，可以按照几μm～100μm间距取得数据，但不限于此。所谓触发信号位置、触发信号宽度、门位置、门宽度，与用于指定测定时间信号的基准位置的信号(触发信号)和具有从该基准信号开始的时间偏置的测定开始位置信号(门信号)有关。触发信号位置的设定在该第一实施方式中十分重要，如后面详细叙述地，例如设定为半导体封装26内部的特征部位(电极接合部或者电极接合部附近的部分，并且声阻抗差大的物质层间的界面)。设定触发信号宽度为所使用的超声波探头的波长的程度。例如，若是能发送100MHz超声波的超声波探头，1个波长就是10ns，若从超声波探头发出的超声波实际波数为1.5个波长，则触发信号宽度最好是15ns。作为门位置的设定，根据预先制成的主要数据，考虑用作为运算部一个例子的数据运算部74来设定门位置。通常用数据运算部74将门宽度设定为关注的时间带的反射波宽度，在很多情况下用数据运算部74设定为正弦波1个周期的长度或小于正弦波1个周期的长度。半导体封装26所使用的超声波频带是大约10～100MHz之间，从而，多数情况下用数据运算部74将门宽度设定为10～100ns。在作为测定对象的界面的信息不明确的情况下，为了与其他门信息进行比较，设定门数量为多个。在如上所述设定的门的区间内，如后所述，主要用波形强度值来进行半导体封装26的被测定部(例如电极接合部)合格与否的判定。作为判定合格与否的方法的一个例子，使用门区间内的波形强度的最大值和最低值(负的最大值)或者绝对值的最大值等，将这些值与表示接合状态良好的阈值进行比较，就能够判定合格与否。作为判定合格与否的方法的具体的一个例子，预先设定了OK/NG(合格与否)的判定值，使用该判定值作为阈值。作为一个例子，在图15A和图15B中，假设阈值为100，最大值超过该阈值时是OK(判定为合格品)，最大值低于该阈值时是NG(判定为不合格品)。在衡量实际的不合格品当中来决定阈值的决定方法。

再有，在进行以下的测定步骤的前期阶段(测定开始前的阶段)，作为一个例子，通过从输入部22输入波形的主要数据条件(测定开始时间位置、时间宽度等)的信息并存储在主要数据保持存储器76中，就在主要数据保持存储器76中预先制成了波形的主要数据。考虑声速的精度或/和各层的厚度偏差，作为主要数据，必须要具有某种程度的时间宽度。作为一个例子是15ns。根据所使用的超声波探头的频带来决定主要数据的时间宽度。其决定方法在于，例如，决定为某个频带(例如100MHz)中的1个波长的长度(10ns)，另外，最好根据实际发出的超声波的波数(1.5个波长)来决定设定时间宽度(15ns)。

显示部24由作为一个例子的显示器构成，在以控制部23的后述的数据处理部73接收到的信息为基础，进行了规定的运算和判定之后，将图像化后的判定结果显示在显示器中。

控制部23具有：与超声波探头21连接并发送超声波的发送电路70；与超声波探头21连接，将超声波探头21接收到的超声波变换成电压并放大的脉冲发生接收器(接收电路)71；与接收电路71连接，将接收到的反射波信号变换成数字信息的A/D电路72；输入来自A/D电路72的数字信息并进行规定的数据处理(例如，测定波形的强度值的图像化)的数据处理部73。控制部23进一步具有测定位置数据存储器77和驱动控制部78，该驱动控制部78分别与超声波探头驱动部21a和测定位置数据存储器77连接，并且以测定位置数据存储器77中存储的信息为基础，驱动控制超声波探头驱动部21a。

数据处理部73具有：作为基准信号存储部的一个例子的主要数据保持存储器76，其用于预先存储成为超声波反射波的波形信号的基准信号的主要数据；作为运算部的一个例子的数据运算部74，该数据运算部74与主要数据保持存储器76和A/D电路72连接，并且基于主要数据保持存储器76中存储的信息和来自A/D电路的数字信息进行运算；判定部75，与数据运算部74连接，基于数据运算部74中的运算结果进行判定合格与否的工作。

根据用输入部22输入的测定条件，一边在控制部23的发送电路70和驱动控制部78的驱动控制之下，控制超声波探头21的动作，一边以水25为介质，将从超声波探头21发送的超声波照射到半导体封装26上。然后，用超声波探头21接收在测定对象物的半导体封装26上反射的反射波。通过用控制部23处理该接收到的反射波，进行半导体封装26的合格与否判定和图像化，用显示部24显示结果。即，以接收到的信息为基础，在控制部23的接收电路71中将超声波接收信号变换成电压并放大，在A/D电路72中变换成数字信息之后，输入到数据处理部73的数据运算部74。通过在数据运算部74中进行波形处理和图像处理等，在判定部75中进行半导体封装26的界面合格与否的判定和判定结果的图像化。将图像化后的判定结果显示在作为显示部24的一个例子的显示器中。

在此，超声波探头21在发送和接收中都使用同一个超声波探头，使整体结构简单。

此外，半导体封装26相对于超声波照射方向(图的Z轴方向)具有多层结构，是具有多个界面的封装，是根据照射超声波后所产生的反射波的波形信号的检测，来测定上述多个界面的边界面的接合状态的被测定物体(测定对象物)。

半导体封装26的具体多层结构是图2中示出的结构。超声波透过半导体封装26内部，并从内部界面产生反射波。从而，超声波探头21接收的反射波的信号就成为从多个界面产生的多个波重合后的波形信号。

为了更详细地说明第一实施方式的超声波测定，放大图1A的被测定部(应该进行测定的部分)附近，结合半导体封装26的结构进行说明。

在图2中，作为一个例子，半导体封装26由下述结构构成：基板27；设置在该基板27上面的基板侧焊盘28；与该基板27接合的插入物29；设置在该插入物29下面的插入物侧焊盘30；用于接合基板侧的焊盘28和插入物侧焊盘30的作为接合材料的一个例子的焊锡31；用倒装片连接(未图示)等直接连接了插入物29的半导体芯片32；覆盖半导体芯片32的树脂模33。

如下所述地制造这种半导体封装26。

首先，在下面具有许多插入物侧焊盘30的插入物29的上面，用倒装片连接等连接半导体芯片32。

接着，用绝缘性合成树脂覆盖插入物29上的半导体芯片32，形成树脂模33。

之后，在插入物29的各插入物侧焊盘30或者基板27的各基板侧焊盘28的某一方上形成焊锡31。

接着，通过焊锡31连接插入物29的各插入物侧焊盘30和基板27的各基板侧焊盘28。

通过这样制造，就在制造时加入了后述的能起到基准界面(判定接合部合格与否用的基准面)功能的界面。即，能在超声波照射时反射并取得超声波波形信号的基准界面，是半导体封装26内部的、用焊锡31接合各电极彼此之间(基板侧的焊盘28与插入物侧的焊盘30之间)的电极接合部或者与上述电极接合部相邻的部分，并且位于材质不同的2个层的界面上。具体地作为一个例子，分别选择使用插入物29与插入物侧焊盘30之间的声阻抗差与其他2层间的声阻抗差相比最大的插入物29和插入物侧焊盘30的材质。作为更具体的例子，最好如后所述，使用环氧树脂作为插入物29的材质，使用铜作为插入物侧焊盘30的材质。

基板27的材料是环氧树脂，基板侧焊盘28的材料和插入物侧焊盘30的材料是铜(Cu)，插入物29的材料是环氧树脂。此外，焊锡31的材料是Sn/Pb/Cu或者Sn/Pb/Ag的焊锡合金、以及Sn/Ag/Cu或者Sn/Cu的无铅焊锡。半导体芯片32的材料是Si，树脂模33的材料是环氧树脂和填充物(SiO₂)的混合物。再有，作为第一实施方式中的半导体封装26，作为一个例子，使用封装尺寸与硅尺寸相同的CSP封装。

此外，基板27的厚度是几百μm，内部声速是2,500m/s。基板侧焊盘28和插入物侧焊盘30的厚度分别是几十μm，内部声速是4,700m/s。插入物29的厚度是100～300μm，内部声速是2,500m/s。焊锡31的厚度是100μm，内部声速是3,200m/s。半导体芯片32的厚度是200～300μm，内部声速是8,500m/s。树脂模33的厚度是400～700μm，内部声速是3,930m/s。再有，上述超声波的声速值根据被测定物体的温度而变动。因此，在本第一实施方式中，保持满足上述声速值的温度不变。此外，通过使用温度测定部(未图示)测定被测定物体的温度并修正声速，能够使其得到更高精度。

如图2所示，形成了所谓的水25与树脂模33的界面、树脂模33与插入物29的界面、插入物侧焊盘30与焊锡31的界面的多个界面。

下面说明使用以上说明的结构的超声波测定。

在如第一实施方式所述的半导体封装26中，若使用现有技术这样的将树脂模33的表面作为触发信号的方法，则延时(相位的偏移)的偏差的影响就变大。因此，首先，除树脂模33表面之外，用数据运算部74(或者基准界面判定部80和数据运算部74)来设定触发信号(基准信号或基准界面)。

在此，作为触发信号(基准信号)的界面的位置，首先必须要存在于从最终的被测定部、即焊锡31与基板27的基板侧焊盘28的接合部来看在超声波探头21侧。这是因为，为了根据从触发信号开始的延时(相位的偏移)来测定被测定部(焊锡31与基板27的基板侧焊盘28的接合部)，必须要比该被测定部先计量触发信号。

首先说明触发信号的设定方法。实际上，例如在后述的步骤S2中进行该触发信号的设定方法。

根据其用途，触发信号必须要具有大于周围波形的信号强度。由于超声波反射波形具有大的强度(振幅强度)，因此，界面的2个材质的声阻抗差必须要大。在此假设2个物质间的声阻抗分别是Z₁、Z₂，声压反射率R用下述式子表示。

R＝(Z₂-Z₁)/(Z₂+Z₁)。

根据该关系，必须要将声阻抗差大的物质层间的界面上的反射波作为触发信号。

本发明者进行各种各样的研究的结果，在第一实施方式中使用环氧树脂作为插入物29的材质，使用铜作为插入物侧焊盘30的材质。因此，各个声阻抗是环氧树脂：2.9～3.6，铜：45.8(以下，阻抗的单位是10kg/ms)。在第一实施方式的结构中，由于这2层间(插入物29与插入物侧焊盘30之间)的声阻抗差与其他2层间的声阻抗差相比最大，因此，将该界面上的信号作为触发信号。此外，为了进一步提高精度，不仅将2个层间的声阻抗差与其他2个层间的声阻抗差相比最大的界面作为基准界面，也可以如下定义。也可以定义为，2个层间的声阻抗差大于规定阈值，并且具有大于所照射超声波的口径的面积的界面，将接合部附近的、即位于插入物侧焊盘30或基板侧焊盘28附近的界面作为基准界面。另外，在声阻抗差大于上述规定阈值的情况下，也可以适用后述的第二实施方式或者第三实施方式来预先形成基准界面。作为设定基准界面的条件，作为一个例子，环氧类树脂的声阻抗是2.9～3.6，基准界面中使用的金属(Cu、Ag等)的声阻抗大概是20～50，因此，最好在基准界面中使用阻抗差大于10的界面。

此外，作为这种设定基准界面的方法，也可以在控制部23内具备基准界面判定部80(参照图1B)，分别运算并相互比较2个层间的声阻抗差，将声阻抗差最大的界面判定为基准界面。或者，也可以用基准界面判定部80判定有无预先形成的基准界面，在有基准界面的情况下，使用该基准界面，在没有基准界面的情况下，分别运算并相互比较2个层间的声阻抗差，判定声阻抗差最大的界面为基准界面。也可以分别将基准界面判定部80中判定的结果信息输出并存储在测定位置数据存储器77和判定部75及主要数据保持存储器76中。

图3是示出第一实施方式的超声波测定中的超声波波形的图，横轴是时间，纵轴是振幅。

在图3中，将插入物29与插入物侧焊盘30的界面上的信号作为触发信号34(时刻t₅)，用数据运算部74确定从此开始的被测定部上的信号即门35(时刻t₆)的位置。在第一实施方式中可知，根据构成物的各厚度和声速，用数据运算部74计算的产生时间的结果是，在产生触发信号34后的31nsec之后，产生焊锡31与基板27的基板侧焊盘28的界面的信号(门35)的波形。

作为门35中的波形强度的评价方法，使用由数据运算部74根据半导体封装26内的结构求得的触发信号34(基准界面)与门35(测定对象界面)的时间差(相位差)，用数据运算部74确定门35的位置，在数据运算部74中比较从输入部22预先输入的阈值与该位置上的波形信号的振幅强度，在判定部75中评价(判定)测定对象界面(例如，接合面)合格与否。即，在波形信号的振幅强度小于阈值的情况下，用判定部75判断为不合格。此外，在波形信号的振幅强度大于或等于阈值的情况下，用判定部75判断为合格。

接着，说明除了上述的利用与阈值的比较进行评价的方法以外的其他评价方法。

图4(a)是示出第一实施方式的超声波测定中的门位置的波形强度评价的图，图4(b)是示出第一实施方式的超声波测定中的主要数据的一个周期的图，图4(c)是示出第一实施方式的超声波测定中的相关系数值的图。

第一实施方式中的波形的评价方法在于，用数据运算部74截出已知为合格品状态的焊锡31与基板27的基板侧焊盘28的接合部的波形，将其作为主要数据，预先保存在主要数据保持存储器76中，用数据运算部74评价该主要数据与实际的测定数据(来自A/D电路72的数字信息)的相关函数(相关系数值)。

首先，在数据运算部74中，将触发信号34的时间位置作为起点T＝1。以下，按照下述步骤，用数据运算部74测定以触发信号34(基准界面)上的波形信号为起点而确定的半导体封装26的测定对象界面。

接着，如图4(b)所示，在数据运算部74中，一边将主要数据向时间轴方向(图4的纸面右侧)移动，一边用数据运算部74制成与测定数据的相关系数数据列。

接着，用数据运算部74对照测定数据和主要数据的起点(T＝1)，取得相关系数值。

接着，在数据运算部74中，将主要数据的起点作为T＝2，即，对照测定波形的第2个点取得相关系数值。假设从触发信号34开始的测定数据的长度为N，主要数据的一个周期的长度为n(其中N＞n)，在数据运算部74中，持续进行上述步骤直到T＝N-(n+1)，用各个T计算相关系数，用数据运算部74制成图4(c)中示出的相关系数数据列。

图5是示出详细地表示了图4(c)的第一实施方式的超声波测定的相关系数数据列的图。

在图5中，横轴是时间T，纵轴是相关系数值。在数据运算部74中，将主要数据与测定数据的接合部波形一致时的相关系数值，作为相关系数数据列的最大值点36(时刻t₇)，将该最大值点36上的相关系数值作为评价值。

若焊锡31与基板27的基板侧焊盘28的接合部是正常接合状态，则测定数据就成为接近于主要数据的波形，因此，相关系数值就接近于1。反之，在焊锡31与基板27的基板侧焊盘28的接合部的接合状态不合格，产生了裂缝或空隙等的情况下，相关系数值就成为小于1的值。

在这种使用了相关系数的判定方法中，以前是需要对于测定数据全体，将主要数据向时间轴方向移动，因此具有计算时间一增加，主要数据就误识别成接合部以外的问题。但是，通过如第一实施方式这样地用数据运算部74设置触发信号，用数据运算部74根据该位置进行相关系数处理，就得到了削减计算时间和减少误识别的可能性的效果。

这样，使用数据运算部74(或者基准界面判定部80和数据运算部74)，不是将半导体封装26的表面，而是将半导体封装26内部的特征部位(电极接合部或者电极接合部附近的部分，并且声阻抗差大的物质层间的界面)作为触发信号34，基于此，用数据运算部74(或者基准界面判定部80和数据运算部74)设定门35，用数据运算部74进行接合部的检查(测定)。这样，即使在因为插入物29等的厚度公差所产生的偏差，焊锡31与基板27的基板侧焊盘28的界面位置不稳定的情况下，也能够只在触发信号位置以后的测定中，用数据运算部74进行被测定部的检查(测定)，能进行高精度的超声波测定。

具体地说，由于将用焊锡31接合了基板侧焊盘28和插入物侧焊盘30的接合部、即配置了多个电极点的半导体封装26，作为测定对象物，因此，在各电极点中，分别用数据运算部74检测触发信号，用数据运算部74进行焊锡接合部的波形判定，用判定部75判定合格与否。

如上所述，根据本发明，对于在超声波照射方向上有多个界面相交叉的测定对象物，能够比以前技术大幅度地减轻延时的偏移等的影响，能够高精度地进行超声波测定。在此，如图2的点划线G所示，超声波在通过从树脂模33经由插入物29到焊锡31的路径时，总共通过3种类的层。由于在电极部中存在基准界面时，在基准界面与电极部之间不存在树脂模33和插入物29，能忽视水25等介质与树脂模33的界面和树脂模33与插入物29的界面的影响，因此，能够大幅度地减轻延时的偏移的影响。

使用图6，说明使用除了从基准界面开始依次与主要数据进行比较的方法以外的方法时的第一实施方式的流程。

图6是示出第一实施方式的超声波测定的流程的图。

在图6中，首先，在步骤S1中，从超声波探头21向测定对象物(第一实施方式中是半导体封装26)发送超声波，用超声波探头21接收在测定对象物的各个界面上反射的超声波。

接着，在步骤S2中，基于超声波探头21接收到的多个反射波的波形和基于测定对象物的各层结构的界面信息，用数据运算部74(或者基准界面判定部80和数据运算部74)设定触发信号(时间修正触发信号)34。

接着，在步骤S3中，基于测定对象物的各结构的厚度和声速，用数据运算部74检测触发信号34和被测定部(第一实施方式中是焊锡31与基板27的接合部)的时间差(相位差)。

接着，在步骤S4中，基于在数据运算部74中得到的触发信号34和基于各层结构的时间差(相位差)，用数据运算部74设定门35的位置(测定部位)。

接着，在步骤S5中，基于从触发信号34开始依次求得的测定数据与主要数据的相关系数，用数据运算部74评价门35位置上的反射波波形，用判定部75判定被测定部的接合状态的合格与否。

通过对测定对象物(半导体封装26)的整个面进行以上步骤S 1～S5，就能够进行测定对象物(半导体封装26)的超声波测定及评价(判定合格与否)。

再有，在第一实施方式中，将振幅强度最大的部位作为声阻抗差最大的基准界面，但在因为噪声等影响而最大振幅强度和基准界面不同的情况下，考虑该情况，也可以将最大振幅强度以外的部位作为基准界面。

根据上述第一实施方式，使用数据运算部74(或者基准界面判定部80和数据运算部74)，不是将测定对象物(例如，电子部件、更具体的是半导体封装26)的表面，而是将半导体封装26内部的特征部位(电极接合部或者电极接合部附近的部分，并且声阻抗差大的物质层间的界面)作为触发信号34，基于此，用数据运算部74(或者基准界面判定部80和数据运算部74)设定门35，用数据运算部74进行接合部的检查(测定)。这样，即使在因为插入物29等的厚度公差所产生的偏差，焊锡31与基板27的基板侧焊盘28的界面位置不稳定的情况下，也能够只在触发信号位置以后的测定中，用数据运算部74进行被测定部的检查(测定)，能进行高精度的超声波测定。从而，对于在超声波照射方向上有多个界面相交叉的测定对象物，也能够提供一种高精度的超声波测定方法和超声波测定装置。另外，也能够提供一种将利用上述超声波测定方法进行测定并评价为合格品的电子部件作为产品进行制造的电子部件制造方法以及在超声波测定方法中使用的半导体封装。特别是在该第一实施方式中，为了解决超声波测定方法的上述现有问题，在基准面(基准界面)的选取上下功夫，从而解决了上述现有问题，通过在半导体封装或者基板的制造方法中加入基准面并利用它，就能改善超声波测定方法。

(第二实施方式)

在图7中，测定对象物的其他例子的半导体封装37，作为一个例子，由下述部分构成：基板38；设置在该基板38上面的基板侧焊盘39；与该基板38接合的插入物40；设置在该插入物40下面的插入物侧焊盘41；用于接合基板侧焊盘39和插入物侧焊盘41的作为接合材料的一个例子的焊锡42；用倒装片连接(未图示)等直接连接了插入物40的半导体芯片43；覆盖半导体芯片43的树脂模44；在插入物40内部，配置在与插入物侧焊盘41相接的位置上的标记45。该半导体封装37与第一实施方式的半导体封装26的不同点在于形成有标记45。

如下所述地制造这种半导体封装37。

首先，准备：在下面具有许多插入物侧焊盘41的插入物40，并且，该插入物40在插入物40内部的与插入物侧焊盘41相接的位置上配置有标记45。

接着，用倒装片连接等与插入物40的上面连接半导体芯片43。

接着，用绝缘性合成树脂覆盖插入物40上的半导体芯片43，形成树脂模44。

之后，在插入物40的各插入物侧焊盘41或者基板38的各基板侧焊盘39的某一方上形成焊锡42。

接着，通过焊锡42连接插入物40的各插入物侧焊盘41和基板38的各基板侧焊盘39。

通过这样制造，就在制造时加入了能起到基准界面(判定接合部合格与否用的基准面)功能的界面作为标记45。即，能在超声波照射时反射并取得超声波波形信号的基准界面，是在半导体封装37内部的插入物40内部，在位于与插入物侧焊盘41相接的位置上，形成金等薄金属层作为标记45。作为形成为标记45的金属层，可以使用与插入物40有声阻抗差的材料。在插入物40中使用了玻璃环氧树脂的情况下，声阻抗是2.9～3.6，因此，考虑物质固有的声阻抗，可以使用例如铜(声阻抗是41.8)、银(声阻抗是37.8)、Au(声阻抗是62.5)等作为标记45的材料。

基板38的材料是环氧树脂，基板侧焊盘39的材料和插入物侧焊盘41的材料是铜(Cu)。插入物40的材料是环氧树脂。焊锡42的材料是Sn/Pb/Cu或者Sn/Pb/Ag的焊锡合金、以及Sn/Ag/Cu或者Sn/Cu的无铅焊锡。半导体芯片43的材料是Si。树脂模44的材料是环氧树脂和填充物(SiO₂)的混合物。标记45的材料是金(Au)。

再有，作为第二实施方式中的半导体封装37，作为一个例子，使用封装尺寸与硅尺寸相同的CSP封装。

在此，标记45的厚度必须要极其薄，薄到即使各电极(焊盘)41中的标记厚度产生偏差，其影响也很小的程度。作为标记45的形成方法的一个例子，最好在制作电极焊盘41之前，用真空蒸镀等制成标记45。更具体地说，在插入物40上设置标记45形成用的具有开口的金属掩膜，使金等蒸镀在插入物40上，就能够形成标记45。作为标记45的配置部位，有时形成在全部插入物侧焊盘41上，有时一部分的焊盘41上不形成。例如，如图7所示，在具有从树脂模44经由插入物40到焊锡42的路径和从树脂模44经由Si芯片43和插入物40到焊锡42的路径的情况下，在相同路径彼此之间的电极间的测定结果的差少的情况下，有时也可以仅在2处焊盘41上形成标记45。但是，即使相同路径之间，实际上厚度等也有偏差，因此，还是在各电极上形成标记45来进行测定的方法能够高精度地进行测定。标记45的最大尺寸是焊盘41的尺寸，最小尺寸是超声波的点尺寸(50um(110MHz)～150um(10MHz)、取决于频率)。从形成标记45的观点来说，尺寸越小越难形成。利用该标记45，能简便地设定触发信号位置，并且能进行偏差影响少的超声波测定。

接着，说明第二实施方式的超声波测定方法。

与第一实施方式同样，以水25为介质，从超声波探头21发送接收超声波。

接着，基于用超声波探头21得到的波形来评价被测定部(焊锡42与基板38的接合部)，但与第一实施方式不同，在第二实施方式中，在数据运算部74中使用作为基准界面的另外例子的标记45所产生的反射波来作为触发信号。将有关标记45的信息(例如，所谓的在半导体封装37上形成有标记45的信息、标记45的大小、配置位置、声阻抗值等信息)存储在测定位置数据存储器77中。

在第二实施方式中，由于标记45使用金(Au)，因此，其声阻抗差(标记45与插入物侧焊盘41的声阻抗差)为62.5。于是，该标记45与插入物侧焊盘41的声阻抗差就大于第一实施方式中的插入物侧焊盘30与插入物29的差，就能够在数据运算部74中更容易地设定触发信号。

这样，在第二实施方式中，在半导体封装37内部嵌入标记45(作为埋设物)，通过自由地设定标记45的材质或者插入物40的材质，就能够调整声阻抗差，能够产生声阻抗差大的触发信号。

图8A是示出第二实施方式的时刻t＝0时的超声波测定工作的说明图，图8B是示出第二实施方式的时刻t＝0时的超声波测定工作中的波形的图。此外，图9A是示出第二实施方式的时刻t＝1时的超声波测定工作的说明图，图9B是示出第二实施方式的时刻t＝1时的超声波测定工作中的波形的图。

如图8A和图8B所示，在此，以在半导体封装37内部嵌入了标记45的结构为对象进行说明。在此，首先在标记45的界面上聚焦，以此为基准，进一步调整焦点位置，观测目的焊锡的界面。

首先，考虑用超声波探头驱动部21a，使来自超声波探头21的超声波的焦点聚焦在插入物40和标记45的接合部上。在此，如前所述，根据半导体封装37的构成物厚度和声速，用数据运算部74计算并预先求出插入物40与标记45的界面上的反射波的发生时刻T_trig。再有，T_trig是将树脂模44表面上的反射波形作为时刻t＝0时的时间。在第二实施方式中，由于存在插入物40与设置在其周围的半导体芯片43的硅的公差(厚度偏差)，因此，在也包含了其附近的微少时间ΔT的T_trig±ΔT区间内，寻找波形变为最大的焦距。

如图8B所示，触发信号、即插入物40与标记45的界面上的反射波的强度值大于其他界面上的反射波的强度值，因此，波形本身很容易测定。在此，为了寻找触发信号最大的信号强度的位置，由超声波探头驱动部21a使超声波探头21向半导体封装侧(图8A的纸面下侧)移动。之后，将触发信号波形强度变为最大时的焦距D_trig的距离，由数据运算部74保存在其内部存储器中。

接着，如图9A所示，用超声波探头驱动部21a，使超声波探头21的焦点聚焦在焊锡42和基板侧焊盘39上。预先用数据运算部74测定相同种类的(即材料相同)半导体封装，求出从焦距D_trig开始的下降距离ΔD。

如图9B所示，下降距离ΔD基于焊锡41的厚度和声速，用数据运算部74计算从焦距D_trig开始的超声波的到达时间，用数据运算部74确定该时间位置。

接着，使超声波探头21向半导体封装侧(图9A的纸面下侧)下降，直到焊锡42与基板38的接合部的波形成为最大强度。从焦距D_trig开始的下降距离是ΔD，在实际测定中，仅求出初始测定的下降距离ΔD，在以后的测定中，通过用超声波探头驱动部21a基于焦距D_trig进行调整，就能够成为已对焦的状态。

利用该方式，能够修正由半导体封装37的厚度公差(厚度偏差)所产生的焦点位置的偏差。

(第三实施方式)

图10是示出本发明的第三实施方式的超声波测定工作的图。

在图10中，第三实施方式与第二实施方式(图7)的不同点在于，取代第二实施方式中的插入物40内部的标记45，在第三实施方式中，在基板38的内部设置标记46，将该标记46作为基准界面的另外的例子。在此，由于不存在基板38以下(图10的纸面下侧)的层，因此，标记46的材质也可以是超声波全反射的材质，例如，作为标记46的例子，也可以设为空隙层。此外，也考虑变更基板38的材质，增大基板38的材质与基板侧焊盘39的材质的声阻抗差，增大超声波的反射强度。该情况下，基板38的材质与基板侧焊盘39的材质的界面成为基准界面的另外的例子。

(第四实施方式)

在本发明的第四实施方式中，说明使用上述的第一实施方式～第三实施方式的某一个，在探测测定对象物(半导体封装)内部的缺陷的超声波探伤中，在超声波探头21的对焦中使用触发信号的方法。

超声波探伤很多情况下都使用焦点型探头，因此对测定对象物(半导体封装)的对焦就十分重要。由于如上所述，在半导体封装中存在厚度偏差(公差)，因此，即使预先设定了焦点位置，在实际进行测定的半导体封装中也产生厚度部分的误差。在第四实施方式中，通过使用触发信号来对每个半导体封装进行对焦。

通过在这样地进行了对焦之后进行超声波探伤，就能够进行进一步提高了精度的检查。

再有，在本发明的前面的实施方式中，其特征在于分析超声波反射波的振幅强度信号，但有关所谓透过法的其他方法，其基本手法、问题和解决方案都相同，并且只要是具有同样结构的测定对象物，就有可能能够适用第四实施方式的方法。

再有，本发明不限定于上述的实施方式，当然可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种各样的变更。

例如，各焊盘的材质可以使用铜、金或者银等。

此外，在如现有例所示地电子部件中具有引线，并且引线妨碍测定操作的情况下，最好在引线具有遮断或妨碍超声波的可能性的区域以外的区域中设定基准界面。

本发明的超声波测定方法能够适用在内部层叠有多个界面并且在超声波照射方向上述多个界面相交叉的半导体封装的非破坏检查等用途中。此外，本发明的电子部件制造方法和半导体封装还能够适用在将由上述超声波测定方法测定并评价为合格品的电子部件作为产品进行制造的电子部件制造方法以及能用超声波测定方法测定的半导体封装中。

再有，通过适当组合上述各种各样实施方式中的任意的实施方式，能够起到各自所具有的效果。

本发明参照附图并与实施方式相关联进行了充分的记载，对于该技术领域的专业技术人员来说很容易明白其各种各样的变形和修正。这种变形或修正不排除在本发明的范围之外，应该理解为包含在其中。

Claims

1.一种超声波测定方法，其特征在于，

用超声波探头接收在测定对象物内的多个界面上分别反射的超声波的波形信号，

基于用上述超声波探头接收到的上述波形信号的振幅，用运算部检测上述测定对象物内部的基准界面上的反射波的波形信号，

用上述运算部测定以上述基准界面上的上述反射波的上述波形信号为起点而确定了的上述测定对象物的测定对象界面。

2.根据权利要求1所述的超声波测定方法，其特征在于，

上述测定对象物是电子部件，上述测定对象界面是上述电子部件内部的、用接合材料接合各电极彼此之间的电极接合部或者与上述电极接合部邻接的部分，在用上述运算部测定了上述测定对象界面之后，用上述运算部评价上述测定对象界面中的上述电极接合部的接合状态。

3.根据权利要求1所述的超声波测定方法，其特征在于，

在检测上述波形信号时，上述基准界面是在上述测定对象物内的多个界面内具有最大振幅强度的界面。

4.根据权利要求1所述的超声波测定方法，其特征在于，

在检测上述波形信号时，上述基准界面是被嵌入到上述测定对象物内的埋设物的表面。

5.根据权利要求1所述的超声波测定方法，其特征在于，

在检测上述波形信号时，上述测定对象物是半导体封装，上述基准界面是上述半导体封装内部的、用上述接合材料接合上述各电极彼此之间的电极接合部或者与上述电极接合部邻接的部分，并且，位于材质不同的2个层的界面上。

6.根据权利要求1所述的超声波测定方法，其特征在于，

在接收上述超声波的波形信号时，接收在上述测定对象物的多个界面上反射了从上述超声波探头发送的上述超声波的波形信号，

7.根据权利要求1所述的超声波测定方法，其特征在于，

在用上述运算部测定上述测定对象界面时，以上述基准界面上的上述反射波的上述波形信号为基准，将比上述基准界面上的上述反射波的上述波形信号后检测到的波形信号，与预先输入了的合格品的波形信号进行比较，根据其比较结果进行上述测定对象界面的评价。

8.一种电子部件制造方法，其特征在于，

上述测定对象物是电子部件，利用权利要求1所述的超声波测定方法，测定上述电子部件的测定对象界面并进行评价，

将评价为合格品的上述电子部件作为产品。

9.一种半导体封装，具有：在上面具有基板侧电极的基板；在下面具有插入物侧电极，并且与上述基板接合的插入物；接合上述基板侧电极和上述插入物侧电极的接合材料；与上述插入物直接连接的半导体芯片；覆盖上述半导体芯片的树脂模，其特征在于，

能在超声波照射时反射并取得超声波波形信号的基准界面，是上述半导体封装内部的、用上述接合材料接合上述各电极彼此之间的电极接合部或者与上述电极接合部邻接的部分，并且位于材质不同的2个层的界面上。

10.根据权利要求9所述的半导体封装，其特征在于，

上述基准界面位于材质不同的相邻2个层间的声阻抗差与其他2层间的声阻抗差相比最大的界面上。