超聲波SAT作為一種快速無(wú)損的檢測(cè)方式，在功率半導(dǎo)體的無(wú)損檢測(cè)中有著廣泛的應(yīng)用。經(jīng)常用來(lái)檢測(cè)材料的內(nèi)部缺陷空洞，連接層的界面分層等，但是在實(shí)際使用中SAT的分析中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)誤判或無(wú)法判斷的現(xiàn)象發(fā)生，特別是結(jié)構(gòu)越復(fù)雜的樣品，在很多情況下超聲波SAT只能用來(lái)做參考。為什么會(huì)出現(xiàn)這種問(wèn)題，這就需要從超聲波SAT的測(cè)試原理來(lái)探討。

超聲波SAT測(cè)試原理

超聲波SAT利用超聲波脈沖透過(guò)材料并在界面處產(chǎn)生反射的特性，來(lái)檢測(cè)樣品內(nèi)部的分層、空洞、裂紋等缺陷。

超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，其傳播特性取決于該材料的聲阻抗，而聲阻抗又與材料的密度和聲速直接相關(guān)，三者的關(guān)系如下：

Z（聲阻抗）=ρ（材料的密度）·v（材料中的聲速）

當(dāng)超聲波遇到兩種不同聲阻抗的材料界面時(shí)，會(huì)發(fā)生部分反射，部分透射。反射的聲波返回傳感器，傳感器將這些聲波原始數(shù)據(jù)做數(shù)據(jù)處理來(lái)生成SAT圖像。

根據(jù)這一公式中可以看出，反射率和界面上下兩個(gè)材料的聲阻抗的差值相關(guān)，相差越大反射率越強(qiáng)，在測(cè)試軟件上呈現(xiàn)的圖像也就越亮，根據(jù)上表和這個(gè)公式可以計(jì)算出：

?從水到硅膠的界面反射率為：20.0%?從硅膠到銀的界面反射率為：94.9%

?從硅膠到空氣的界面反射率為：-100%超聲波反射率的絕對(duì)值越高，在SAT圖像中就越亮，根據(jù)這一原理，在C-SAM測(cè)試中同一界面時(shí)，分層區(qū)域會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)比較亮的范圍。

另外，計(jì)算的結(jié)果會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)現(xiàn)象，從硅膠到銀的界面反射率為94.9%，而從硅膠到空腔的界面反射率為-100%。根據(jù)公式可以得出原因，當(dāng)超聲波從低阻抗材料進(jìn)入高阻抗材料時(shí)，反射率為正值，反之則為負(fù)值，而超聲波SAT正是利用此特性，將其作為判定是否分層的重要依據(jù)，經(jīng)過(guò)軟件數(shù)據(jù)處理，反射率為正值時(shí)，波形呈現(xiàn)正波，反射率為負(fù)值時(shí)，波形則為反波。

常見(jiàn)的誤判因素

1.相位信息遺漏

部分檢測(cè)機(jī)構(gòu)習(xí)慣采用黑白SAT數(shù)據(jù)并配少量的A-Scan圖進(jìn)行輔助判定，這種方式存在造成信息遺漏誤判的可能，因?yàn)閷?shí)際上黑白的SAT圖片中只有反射率信息（對(duì)比度亮度），隨機(jī)選擇的幾個(gè)A-Scan圖并不能代表所有區(qū)域的結(jié)果，特別是對(duì)于批量性檢測(cè)的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，極易遺漏一些反波相位信息。而通過(guò)SAT軟件的參數(shù)設(shè)置，可以把反射率和反相同時(shí)顯示在圖像中，異常剝離區(qū)域會(huì)變成紅色，從而更容易有針對(duì)性的判斷。金鑒實(shí)驗(yàn)室在SAT測(cè)試方面具有豐富的經(jīng)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)室擁有資深的技術(shù)專家組成的團(tuán)隊(duì)，能夠針對(duì)不同的產(chǎn)品提供具體的解決方案。

2.SAT軟件誤判

超聲波SAT是按照固定的參數(shù)來(lái)判定的，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)達(dá)到一定參數(shù)的反波相位信號(hào)均會(huì)被軟件算法判定為剝離分層。但根據(jù)聲掃測(cè)試原理可知只要超聲波從大的聲阻抗材料進(jìn)入小的熱阻抗材料界面時(shí)，都會(huì)發(fā)生反相，比如從銅到樹(shù)脂會(huì)發(fā)生反相，波形朝下，但是并不是剝離。因此，檢測(cè)人員在測(cè)試前應(yīng)充分了解樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及材料構(gòu)成，以便加以區(qū)分判定，若僅僅從波形朝下來(lái)判斷剝離的話，是不準(zhǔn)確且不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹?/p>

3.樣品因素

超聲波遇到兩種不同聲阻抗的材料時(shí)，會(huì)發(fā)生部分反射，部分透射，這一特性與光類似，當(dāng)樣品界面不平整或內(nèi)部密度不均勻時(shí)，超聲波會(huì)發(fā)生漫反射現(xiàn)象，脈沖回波返回到傳感器的信號(hào)會(huì)變少，在檢測(cè)時(shí)會(huì)SAT呈現(xiàn)黑色沒(méi)有圖像，甚至可能會(huì)形成聲學(xué)假象，從而造成儀器軟件誤判。比如常見(jiàn)的一些電子器件表面會(huì)用鐳射激光打字，這些字符會(huì)不平整經(jīng)常會(huì)造成聲學(xué)假象，SAT軟件算法經(jīng)常會(huì)將字符區(qū)域渲染成紅色，從而造成誤判。

4.人為操作因素

檢測(cè)人員技術(shù)水平和經(jīng)驗(yàn)對(duì)檢測(cè)結(jié)果會(huì)有直接的影響，常見(jiàn)的認(rèn)為操作造成誤判的因素有：①未準(zhǔn)確聚焦到測(cè)試界面的最強(qiáng)信號(hào)峰；②框選到錯(cuò)誤的界面信號(hào)峰；③測(cè)試時(shí)樣品未擺放平整，或需打磨的樣品表面也未打磨平整；④樣品表面的氣泡或探頭上存在氣泡未清理；⑤信號(hào)強(qiáng)度gain過(guò)大，導(dǎo)致信號(hào)外溢軟件算法誤判為紅色剝離。

總結(jié)

超聲波SAT作為常見(jiàn)的一種無(wú)損測(cè)試手段，應(yīng)用范圍較為廣泛，但在具體測(cè)試過(guò)程，存在較多的因素可能會(huì)造成誤判現(xiàn)象的發(fā)生。因此，熟悉超聲波SAT測(cè)試原理，嚴(yán)格執(zhí)行測(cè)試流程，熟悉樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)及材質(zhì)，可以有效減少誤判概率的發(fā)生。