X-RAY與SAT檢測原理:為什么X-RAY只能掃描空洞不能掃描分層

前面寫分層文章時(shí)，有個(gè)問題一直困擾著我：為什么X-RAY只能掃描空洞，不能用來掃描分層。不過，雖然咱不會(huì)，但咱也絕對(duì)不問，就這么渾渾噩噩的度過了一個(gè)月，終于忍不住了，打開了電腦，學(xué)習(xí)一番。

同樣作為電磁掃描，那么X-RAY和SAT的區(qū)別在哪里呢，我們先看看其在頻譜上的分布：

X-RAY：X射線檢測，X射線的頻率范圍在3×10^16~3×10^19 Hz之間，根據(jù)光子能量與頻率關(guān)系式E=hν，X射線因其高頻特性而具備極強(qiáng)的能量，因此容易穿透物體。而當(dāng)X射線穿透物體時(shí)，不同密度的物體對(duì)X射線的吸收不同，根據(jù)最終到達(dá)探測器的能量則可將內(nèi)部不同結(jié)構(gòu)區(qū)分開來。如下圖所示：

由于氣泡的產(chǎn)生，占據(jù)了一部分物質(zhì)的內(nèi)部空間，而氣泡的密度相比周圍物體極低，相當(dāng)于變相降低了氣泡位置處物體縱向的平均密度，因而該位置到達(dá)探測器的x射線能量要強(qiáng)于其他位置，探測器根據(jù)接收到的能量不同則可將氣泡位置呈現(xiàn)出來。

如以下QFN封裝，由于金絲密度>銅框架密度>塑封料密度，因此其顏色由深及淺依次為金絲>銅框架>塑封料。因銅框架在外引腳處的厚度大于內(nèi)引腳，所以外引腳顏色深度>內(nèi)引腳。

SAT：超聲波掃描。聲波的波長范圍大約在20Hz~20kHz之間，大于20kHz的電磁波稱之為超聲波，我們常見的SAT聲學(xué)顯微鏡工作頻率范圍通常在1MHz~500MHz之間。SAT掃描是利用超聲波在遇到不同密度的界面時(shí)會(huì)產(chǎn)生反射回波的特性來檢測內(nèi)部缺陷。

由于分層處內(nèi)部為空氣，Compound與分層界面的密度差要高于Compound與DIE界面的密度差，因此設(shè)備所接收到的回波能量不同，從而可以獲得區(qū)分。

以上是以反射方式進(jìn)行SAT檢測，還有一種形式為透射形式，類似于X-RAY原理，掃描頭在上方，接收頭在下方，利用最終到達(dá)接收頭的能量來區(qū)分界面異常，而當(dāng)超聲頻率大于10MHz的時(shí)候，空氣對(duì)空氣對(duì)能量的吸收極強(qiáng)，因此通常其掃描頻率大于10MHz。

那么，X-RAY為什么檢測不到分層呢？

因?yàn)榉謱訉儆趦蓚€(gè)界面物質(zhì)分開，雖同空洞類似，形成了一個(gè)內(nèi)部氣泡，但空洞是在銀漿或者塑封料固化過程中形成的，縱向區(qū)域內(nèi)總體銀漿或塑封料材質(zhì)要比周圍少，減少了對(duì)x射線能量的吸收，因此接收到的能量可以與周圍無空洞區(qū)域區(qū)分開來。而分層雖同樣形成氣泡，但并未改變其縱向區(qū)域內(nèi)材料總數(shù)，對(duì)x射線能量的吸收無變化，因此x-ray無法區(qū)分分層。