CN102830168A - 电子封装结构的声阻抗表述方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子封装结构的声阻抗表述方法，可用于微电子和复合材料检测领域。本发明的声阻抗表述方法通过对超声A扫描信号进行处理分析，得到该点入射方向上各层介质的声阻抗；然后以C扫描的方式在平面内移动探头，从而获取电子封装内部各点的声阻抗信息；把各点的声阻抗信息存储在矩阵中，并用将其进行三维成像，从而表征出电子封装的内部结构。

Description

电子封装结构的声阻抗表述方法

一、技术领域

本发明涉及一种对电子封装结构进行超声无损检测和表述的方法。此方法使用声阻抗对电子封装结构进行表征，可广泛应用于微电子、复合材料等领域。

二、背景技术

电子封装结构是大规模集成芯片、电子功能元件、连接线等电子器件的支撑体，俗称半导体集成电路芯片的外壳，它不仅起着安放、固定、密封、保护芯片和增强导热性能的作用，还是沟通芯片内部与外部电路的桥梁。

电子封装结构是一种层状多元复合体结构，不同材料间形成多个界面，如在电子器件中模塑材料与硅芯片或其保护层、硅芯片与基体及芯片间粘结剂等形成了多个粘接界面，不同材料间形成的界面由于两者的热膨胀系数不同，在焊接工艺过程、可靠性试验和服役过程中会产生热应力，一旦界面应力达到临界值，就会发生界面分层开裂等缺陷。

由于电子封装结构越来越复杂，各部分材料的热膨胀系数不匹配，以及无铅绿色封装工艺的要求，使得电子封装过程产生结构缺陷的概率增大，这些缺陷的存在，开始并不一定影响到集成电路的电性能，也能顺利通过电器性能测试，但在器件的使用过程中极易造成危害；由于工作环境中反复的热循环，会在电子封装内部缺陷附近产生热场不均衡和热应力集中，造成缺陷进一步扩展，导致电子封装的热扩散能力进一步降低，最终失效损坏。在恶劣的工作环境下，电子封装的热疲劳问题更为突出，成为导致电子器件失效的主要原因。

因此，电子封装结构完整性对高度集成电子器件可靠性的影响越来越大，所以，通过研究电子封装结构完整性表征的基础理论来提高高度集成电子器件的可靠性是非常必要和重要的。

声阻抗(z＝ρc)是表征介质的固有常数，由介质本身的性质所决定，与介质中波的传播类型无关，其数值对声传播的影响比ρ或c的单独作用要大，因此，可以用声阻抗的分布来表述电子封装的层状结构。

三、发明内容：

本发明的目的是提供一种用声阻抗表述电子封装结构的方法，该方法对复杂层状结构的超声表征提供了一种新的思路。

本发明的目的是这样实现的：

在对电子封装结构进行超声显微扫查时，通过对封装上各点的A扫描信号进行信号处理，重建出该点垂直方向上各层介质的声阻抗，建立芯片内部各点的声阻抗分布图像，从而表征出电子封装的内部结构。

四、具体实施方式：

下面对本发明的具体实施方式进行详细说明：

一般地，换能器接收到的脉冲回波信号可以被认为是测量系统冲击响应函数(换能器小波)h(t)和反射率函数e(t)的卷积结果，公式可写为：

y(t)＝h(t)*e(t)+n(t)

式中，n(t)为测量噪声，一般假设为白噪声。

假设层状介质的第i层界面的反射系数是r_i，则反射率函数可写为：

$e\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{r}_i\mathrm{\δ}(t-t_i)$

通过卷积得到反射率函数e(t)后，各层的反射系数r_i也就得到了，继而各层的声阻抗可用公式进行计算：

$z_k=z_0\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Π}}}\frac{1+r_i}{1-r_i}$

式中，z₀是耦合剂介质的声阻抗。

通过上面的计算可以得到当前入射点方向上各层介质的声阻抗，然后控制超声探头在平面内有规律移动(类似于超声C扫方式)并采集各点的A扫描信号，进行处理后便可得到电子封装内各点(介质变化界面)的声阻抗。由于同一种介质内部的声阻抗是相同的，因此可通过各层界面的声波到达时间得到各层的厚度。把包含位置信息的各点声阻抗信息存储在一个矩阵中，并用三维成像予以呈现，就可表述出电子封装的内部三维结构。

Claims (3)

1.电子封装结构的声阻抗表述方法，其特征在于：在对电子封装结构进行超声显微扫查时，通过对封装上各点的A扫描信号进行信号处理，重建出该点垂直方向上各层介质的声阻抗，建立芯片内部各点的声阻抗分布图像，从而表征出电子封装的内部结构。

2.根据权利要求1所述的重建各层介质的声阻抗，其特征在于：对各点入射方向上的超声A扫描信号进行声阻抗重建分析，然后以超声C扫描方式移动超声探头，半自动重建出各点方向上各层介质的声阻抗。

3.根据权利要求1所述的声阻抗分布成像，其特征在于：用电子封装内部各点的声阻抗建立起一个声阻抗矩阵，并用三维成像的形式显示出来，从而表征出封装的内部结构。