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一、超声扫描分析

1. 超声扫描技术

超声扫描技术利用超声波探测电子元器件内部的缺陷。脉冲发生器产生信号脉冲，激励压电传感器生成特定频率的超声波，这些超声波通过耦合介质（如去离子水）传播到待检测样品。在传播过程中，超声波遇到不同介质发生反射，当超声波与被测物中的缺陷（如空洞、裂纹、分层）相互作用时，干扰超声信号的传播或导致反射。最终，根据接收到的信号（透射或反射）形成超声波扫描图像，通过图像分析判断器件的合格性。

2. 检测对象

声扫技术可以发现的缺陷包括分层、空洞、裂纹等。在工程实践中，最常见的缺陷是分层，主要出现在封装树脂与引线框架、芯片表面与引脚键合区的界面。

塑封空洞缺陷通常由封装材料或工艺缺陷引起，空洞的存在为污染源和潮气聚集提供空间，降低塑封体的电、热和机械性能。塑封裂纹缺陷也是一种工艺缺陷，水分和污染物通过裂缝进入器件内部，影响器件的长期可靠性。

3. 器件分层成因

塑封器件材料和结构特殊，易受水汽和温度变化影响。水汽进入器件内部，在材料界面形成水膜，导致塑封体膨胀变形，引起内部结构分层。温度变化时，因塑封材料与其他材料热胀冷缩系数不同，在界面处产生剪切力，导致界面分层。小面积分层可进一步扩展为大面积分层。

二、声扫不合格的具体表现

塑封器件的典型结构和缺陷形式如图1所示。

图1 塑封器件的典型结构和缺陷示意图

图2显示了美国Sonoscan公司生产的DS9500声扫设备的着色图。

图2 DS9500声扫设备着色图

以分层缺陷为例，声扫结果如图3所示，红色区域表示可能的分层。

图3 有分层现象的塑封元器件声扫结果

声扫不合格常见现象包括空洞、外键合点分层、键合区域引线键合指或底板分层、引线键合指与模塑料剥离等。个别塑封元器件因制造、储存和运输过程中的偶然因素，出现无规律分布的小面积分层，按规定处理即可。但特殊情况下也会出现大面积分层现象，如图4所示

。

图4 显示大面积分层现象的塑封元器件声扫结果图

三、影响声扫相位偏移的因素

1. 元器件内禀结构缺陷

元器件内禀结构缺陷指在生产制造过程中，由于材料、工艺或制造过程不合格，导致相位偏移。塑封材料的选择和封装工艺对器件可靠性影响巨大。回流焊过程中，元器件经历高温，内部水分转化为蒸汽，气压突变导致塑封体膨胀，可能引起分层或爆裂（“爆米花”现象）。

封装工艺方面，若表面处理不当，界面粘着力小易发生分层。电解除胶及除油工序电压控制不当，会加速氢离子与水中电子的反应，导致引线框架与树脂的结合处内部开裂损伤。同批器件常在相同区域发生分层，此类器件不适用于高可靠应用。此外，非气密性塑封元器件因声阻抗相近，易通过声扫试验，但不适合高可靠应用。

2. 芯片表面胶粘剂

某些新型封装器件内部芯片表面涂覆胶粘剂，声扫中可能表现为分层，导致误判。

四、声扫不合格的应对措施

1. 不合格率低：剔除不合格品

对于不合格率较低的器件，确认不合格品后应剔除，其他合格器件可继续使用。不合格器件应妥善保存，避免流入市场或再次投入生产。

2. 批次性不合格：拒收/批退

若声扫不合格率高于质保大纲要求的控制阈值，筛选试验机构会对器件进行批退。

3. 特殊情况：大面积分层应对措施

对于严重分层，尤其是批次性大面积异常情况，需进一步分析，不能草率拒收。考虑器件制造过程中是否使用了胶粘剂。

(1) 经验判别法

通过观察超声回波信号类型和强度，与其他区域的小面积分层信号对比，初步判断是否与空洞或分层信号一致。观察分层区域分布和边界整齐度，判断是否使用胶粘剂。此方法依赖试验人员的品牌、封装类型、封装工艺等信息掌握和经验。

(2) 温循对比法

利用温度循环试验对声扫结果进行二次确认。温度循环试验中，元器件反复经历高低温变化，分层气泡形状改变，通过对比声扫发现的异常区域温循前后的分布情况，确认是否存在气泡。若要判断为“假阳性”，需结合经验根据异常区域分布和边界形状判别。

(3) DPA法

通过DPA（Destructive Physical Analysis）对声扫异常结果验证。DPA涉及对元器件进行切割、研磨和抛光，在显微镜下观察内部结构，识别物理缺陷或异常。DPA发现的内部缺陷与声波扫描结果对比，确认声扫的准确性。

4. 改进手段：妥善的质量保证措施

塑封材料吸湿性强，对高可靠应用，元器件保存和使用方法同样重要。运输和贮存过程中，应加强包装防护和贮存管理，防止元器件内部金属部件氧化腐蚀、封装材料受潮产生裂纹或分层。

塑封器件有湿度敏感等级（MSL），贮存过程中根据MSL控制湿度，保证贮存环境长期稳定、干燥、清洁。拆包装后元器件应在规定时间内完成焊接，若超时未使用，需充分烘烤再进行电装，以排除元器件吸收的潮气。

五、小结

声扫作为检测元器件内禀缺陷的非破坏性手段，在塑封元器件的筛选中存在不适用情况。有些器件因内部使用胶粘剂，导致声扫误判为批次性大面积分层。因此，遇到这种情况时，可通过经验判别法、温循对比法、DPA法进行二次确认。如确认是特殊工艺导致的声扫误判，则声扫不适用于该款器件的筛选。

通过改进质量保证措施，加强器件包装防护和贮存管理，确保元器件在高可靠应用中的稳定性和可靠性。江苏粤科检测电子元器件筛选实验室面积约2400平米，已具备全套资质和专业团队36人，配备元器件筛选设备180台/套，可提供专业的电子元器件筛选、元器件失效分析（FA）及可靠性验证等服务。

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