当年从封装厂的WB工艺工程师转设计公司NPI时,接手的第一个项目遇到的问题就是分层。第一次接触这些东西,看着C-SCAN的照片,只知道看图上有没有黄色或者红色部分,有就是分层,没有则正常。而我们负责FA的工程师,则是每次都会向对方索要异常位置的波形,以辅助分析,防止误判。
出于好奇心,并夹杂了一丝好学精神,便咨询该专家。由于我基础太差,专家讲解起来极其费劲,便直接丢给我几份资料,任我自生自灭。
刚拿到资料的我,还是很积极的,不过翻了几页后就开始糊涂,再加上真正难以判断的时候可以借助cross section去确认,于是也就放弃自我进步的步伐。直到今天,研究了分层原理后便一发不可收拾,励志要啃个通透。
说到这里,首先需要介绍下常用的几种SAT扫描方式:A-SCAN、B-SCAN、C-SCAN、T-SCAN以及TAMI-SCAN。其中A、B、C、TAMI用的都是反射模式,T用的是透射模式。A-SCAN可以显示出未经过处理的信号波形,可以用来辅助精确判断某位置的信号反射状况;B-SCAN显示的是剖面的图形,资料中对这块介绍比较少,具体以何种方式扫描,没太搞清楚;C-SCAN是将能量聚焦在待检测的平面进行扫描,最终将整个平面的反射图形经过处理后显示出来;TAMI-SCAN是逐层扫描然后显示,大概是将C-SCAN在深度方向用一定的step走了一遍吧;而T-SCAN属于透射模式,上篇有过大概介绍,通过透射信号的大小确定整个产品是否存在分层,但无法确定在哪一层。
前面文章有做过介绍,塑封类产品分层主要分为芯片表面与塑封料、框架与塑封料、芯片底部与银浆、银浆与框架等,因此A、B、T扫描用得比较多,而A-SCAN通常是在C-SCAN或T-SCAN扫描完,对异常位置进行波形对比,以确认是否分层。以下是A-SCAN的波形的介绍:
图中"①"代表我们的塑封体上表面的反射信号,"②"代表芯片上表面的反射信号,"③"代表塑封体下表面的反射信号;而反射信号的大小和方向,这里引入了一个新的名词叫"声阻系数",用"Z"表示,其公式如下:
与射频中传输线的反射系数一致。反射系数的绝对值大小,决定了信号的峰值,而反射系数的正负,则决定了波形方向。说到这里,想起了上篇文中介绍的,反射信号大小与介质密度有关,于是便再次查询了资料,声阻系数受介质密度和声速影响,计算公式为Z = ρc,也就是声速与密度的乘积。
同时资料中也给出了几种常见封装材料的声阻系数:
因SAT通常都是在液体中进行扫描的,而水的声阻系数为1.48,EMC是6.76、硅是20.04、Epoxy是3.12,算下来R1=64%,R2=49%,R3=-73%,因此信号3的波形与信号1和2方向不同。
当芯片上表面出现分层时,Z1为EMC,Z2则为空气,其值等于0,计算所得反射系数等于-100%,能量全部被反射回去,即发生了全反射(在此感谢上篇文章中评论区的专家,为我纠正了一处错误)。因此其波形方向以及幅度均与正常位置不同。
当芯片底部出现分层时,因其反射系数均为负数,因此与正常区域波形方向相同,仅大小有差异。