无损检测中集成电路引线焊接无损检测技术的研究

1、引言

研究和寻找集成电路引线焊接质量的无损检测方法一直是大家所关心的问题。传统检查焊接质量的方法是用机械力推(或拉)动测试，但它已不适应输入/输出端点多达300个以上，引线间距小于0.1mm的集成电路引线焊接质量的检测，且检测为破坏性，不足之处显而易见。激光扫描声学显微镜(简称SLAM)作为一种超声无损检测新技术，由于能给出被测物体内部结构的声显微图像，反映出被测物体的机械弹性参数分布，故应用广泛。本文分析了SLAM用于集成电路引线焊接无损检测的一些设计参数和技术指标，通过对我们已有的国内首创的SLAM实验系统的改造，对一些集成电路引线焊接进行了模拟性实验并探测到焊接质量的缺陷。

2　SLAM系统的工作原理

SLAM的关键部分如图1所示。声换能器将微波转变成声波，该声波经过多层媒质达到工作面板的下表面形成动态波纹。聚焦的激光束在该面上作二维扫措时，反射光为受声动态波纹调制的角调制光束，用刀口技术进行调解，就能在显示屏上获得声像。

SLAM系统理想情况应在0≤θ≤90°之间没有零点响应，以便任意角度入射的超声波都可穿透被测样品到达工作面板的下表面。在放置集成电路样品之前，并且忽略声学室表面的反射，根据选择的聚苯乙烯材料的声参数，可给出SLAM系统的响应特性如图2所示。

一旦把集成电路样品放入SLAM系统中，此时，超声波入射角的选择除考虑SLAM系统响应特性外，还考虑集成电路样品放入后对整个系统声波传输特性的影响。对用于集成电路制造的典型陶瓷材料，其传输系数与入射角的关系曲线如图3所示。

3　SLAM系统装置与实验

根据被测集成电路样品参数，选择SLAM工作于76MHz并对微波源、声换能器、透镜焦距、预放及解调电路等做相应的改造，其实际SLAM系统如图4。

实验用模拟集成块的制作是在陶瓷基片上采用点焊的方法焊接不同尺寸的金属带状引线而成。为了探测到焊接质量的好坏，我们有意焊接了一些有缺陷的点，但通过人眼及光学显微镜，从表面并不能发现缺陷所在。下面给出模拟集成块的SLAM声学像(经计算机处理)以及显微光学像，如图5、6、7、8所示。

上面图中箭头所示为焊点位置。由图5声学像可清楚地看到，金属引线与陶瓷基片上的电极完全相连，整个焊点内没有空气间隙。图7和图8分别是具有三个焊点的模拟集成块的声学像和光学像。从图8光学像看不出焊点质量好坏，但从图7声学像可知焊点1大部分焊接上，焊点2全部焊接上，焊点3只有一小部分焊接上。

4　结论

属于无损检测的SLAM能够获得高分辨率的集成电路引线焊接声显微图像，反映了SLAM扫描范围内集成电路的焊接结构，只要有裂缝、气泡、脱层等，就会在声显微图中反映出来。实际测量中还应注意根据被测对象选择合造的声波入射角、声换能器输入功率以满足要求。整个工作为SLAM实际应用于集成电路引线焊接质量的无损检测打下了基础。