声学扫描显微镜检查标准研究
李昕昕;党炜;李永正;张泽明
【摘 要】塑封器件由于具有成本低、 性能高等优势,而逐渐地应用于高可靠领域.声学扫描显微镜检查在高可靠领域已经广泛地应用于塑封器件的无损检测中,主要用于发现塑封器件的分层、 空洞和裂纹等缺陷.但是,目前国内外关于声学扫描显微镜检测的标准存在差异,相同的缺陷表征,依据不同的规范进行判定可能会得到截然相反的结论.因此,分析了国内外应用得较为普遍的声学扫描显微镜检测标准的差异,对于这些标准在塑封器件检测中的合理应用具有一定的指导意义.
【期刊名称】《电子产品可靠性与环境试验》
【年(卷),期】2018(036)005
【总页数】5页(P72-76)
【关键词】声学扫描显微镜;塑封器件;检测标准政治思想方面
【作 者】李昕昕;党炜;李永正;张泽明
【作者单位】超市的拼音生机勃勃的近义词中国科学院空间应用工程与技术中心, 北京100094;中国科学院空间应用工程与技术中心, 北京100094;中国科学院空间应用工程与技术中心, 北京100094;中国科学院空间应用工程与技术中心, 北京100094
【正文语种】中 文
【中图分类】T-65
0 引言
塑封器件由于具有成本低、性能高等优势而在空间高可靠领域有很大的需求，界面分层、包封料空洞等封装缺陷是影响其可靠性的重要因素 [1-3]。声学扫描显微镜 （SAM：Scanning Acoustic Microscope）检查又被称为超声检测，目前已作为一种成熟的检查手段而广泛地应用于塑封器件的无损检测中，其主要功能为发现塑封器件包封体内部空洞、裂纹和各个界面的分层等缺陷。但是，国内外关于SAM检查的标准中没有形成统一的执行判据，在实际的SAM检测过程中，有时可能会遇过对相同的缺陷表征，若依据不同的检测标
准进行判定，最终结果可能不同的情况。因此，本文从裂纹、空洞、分层和应力试验等判据方面对工程中常用的SAM检测标准的差异进行了详细的讨论，以期为塑封器件各种缺陷的正确判定提供一定的参考。
1 声学扫描显微镜检查标准
1.1 声学扫描显微镜检查工程常用标准
目前，SAM检查标准根据应用场景可以分为破坏性物理分析 （DPA）和筛选评估两大部分，以下是工程中应用得较多的4个标准。
a）GJB 4027A-2006《军用电子元器件破坏性物理分析方法》 [1]，该标准属于我国军用标准，主要规定了军用电子元器件DPA的要求，其中工作项目1103的2.4章节对于SAM检查进行了详细的规定。
工地大门标语b） MIL-STD-1580B“Destructive Physical Analysis for Electronic， Electromagnetic， and Electromechanically Parts” [2]，该标准属于美国军用标准，主要规定了军用电子元器件DPA的要求，其中Requirement 16.5.1.3 Acoustic Microscopy章节，对于SAM检查进行
了相关规定。
c） PEM-INST-001： Instructions for Plastic Encapsulated Microcircuit（PEM） Selection， Screening，and Qualification[3]，该标准为美国国家航空航天局 （NASA：National Aeronautics and Space Administration）发布的塑封器件航天应用质量保证要求。其中，5.3.3 Acoustic Microscopy（C-SAM）对DPA的应用进行了相关规定，3.0章节规定了超声检测应用筛选时的判别依据。
身体部位的单词那时年少d）Application of Scanning Acoustic Microscopy to Plastic Encapsulated Devices ESCC Basic Specification No.25200[4]，该标准由欧洲空间元器件协调机构 （ESCC：European Space Components Coordination）发布，适用于塑封器件质量保证的DPA、评估等环节。
业务提成
其中，GJB 4027A和MIL-STD-1580B分别是我国和美国的军用标准，适用于塑封器件的DPA，两者对于超声检测的要求和判据规定一致，下文比较时将两者合并进行说明。PEM-INST-001和ESCC No.25200是美国和欧洲航空航天应用领域的标准，对于塑封器件DPA超声检测判据的规定两本规范存在较大的差异。在将GJB 4027A（MILSTD-1580B）、 PEM-
INST-001和 ESCC No.25200 3份标准进行比较时，发现三者的标准判据也存在着较大的差异。当将超声检测应用于塑封器件的筛选和评估环节时，对PEM-INST-001和ESCC No.25200进行比较分析，发现两者的标准缺陷判据也存在较大的差异。行业内对SAM检测标准的缺陷判据描述也存在相关意见 [5]，如GJB 4027A中对于 “分层面积超过其后侧区域面积的1/2”的描述，相关论文认为上句中 “后侧”改为 “下侧”更为妥当等。本文将从缺陷种类，如裂纹、空洞和分层等方面对标准判据的差异进行总结与分析。
1.2 声学扫描显微镜检查界面说明
超声检测按照标准要求，通常需要进行如图1所示的6个界面的检查 [4]。
图1 塑封器件超声检测界面示意图
从左至右检测界面分别为：
a）芯片和模塑化合物 （塑封料）界面；
b）引线架和模塑化合物界面 （顶视图）；
c）芯片焊板边缘和模塑化合物界面 （顶视图）；
d）芯片与芯片焊板粘接界面 （如果存在）；
e）芯片焊板与模塑化合物界面 （后视图）；
f）引线架与模塑化合物界面 （后视图）。
1.3 声学扫描显微镜检查标准判据的差异
本节主要讨论上文中的超声检测标准的拒收判据的差异，主要从裂纹、空洞、不同位置的分层和应力试验后的判据等进行讨论。
a） 裂纹缺陷
GJB 4027A、MIL-STD-1580B和PEM-INST-001均有以下相同规定：
1）从引线脚延伸至任一其他内部部件 （引脚、芯片或芯片粘接侧翼）的内部裂纹，其长度超过相应间距的1/2；
2）导致表面破碎的任何包封上的裂纹。
而ESCC 25200规范规定：
1）从引线架延伸至其他任何部件的裂纹，包括芯片、引线架和基板；
2）从器件塑封料的内部部件扩展向封装表面的裂纹，超过其对应距离的2/3。
对于裂纹缺陷的要求，ESCC 25200中规定从引脚延伸至器件内部的裂纹只要出现，如图2中Horizontal crack所示 [7]，即判别为失效；而其他标准中规定只有当裂纹的长度超过与内部部件距离的1/2时才判定为失效；
对于内部结构延伸至封装表面的裂纹，如图2中Diagonal crack所示，ESCC 25200中规定裂纹长度超过其对应距离的2/3时判定为失效；其他标准则规定只要导致表面破碎的任何包封上的裂纹出现即判定为失效。
图2 塑封器件裂纹缺陷示意图
b）分层缺陷
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1）芯片焊板与模塑化合物 （塑封料）界面分层
GJB 4027A和MIL-STD-1580B均有相同的规定：芯片焊板与模塑化合物界面分层面积不得超过其后侧区域面积的1/2。PEM-INST-001规定此条为非拒收性缺陷，不纳入合格与否的判据，但需进行考核。ESCC 25200则规定：芯片焊板与模塑化合物完全分层属于标准缺陷。如图3中箭头部位所示的缺陷，仅考虑芯片焊板与模塑化合物界面分层情况，已超过其后侧区域面积的1/2，按照GJB 4027A和MIL-STD-1580B进行判别，该样品超声检查结论为不合格；而按照PEM-INST-001和ESCC 25200进行判别，则该样品超声检查结论为合格。
图3 焊板与塑封料分层示意图 （后视图）
2）引脚与模塑化合物界面分层
GJB 4027A、MIL-STD-1580B规定：引脚从塑封完全剥离 （上侧或下侧）属于标准拒收缺陷。ESCC 25200中7.1条款规定：扩展至其区域整个长度的分层 （引脚、连筋和热沉）属于标准缺陷，如图4所示。但是PEM-INST-001规范中没有明确的条款对该类缺陷进行规
定。因此该类缺陷若依据PEM-INST-001进行判别，不属于标准规定的拒收缺陷；按照GJB 4027A、MIL-STD-1580B和ESCC 25200进行判别，则该器件超声检测结果为不合格。
