1。3 倒装芯片的缺陷检测技术

倒装芯片的应用范围逐渐扩大，规模渐渐变大，人们对它提出了更多的新要 求，比如，微小型化，便携化等。但是随着倒装焊的密度不断升高，间距也开始 变得更加纤细，功率密度一路飙升。它的尺度效应和表面效应开始表现突出，封 装失效情况日益严重，热应力失配也面临同样危机，封装界面的变性、弯翘、划 伤等情况层出不穷。另外，应力集中现象无法遏制，使得倒装焊缺陷也成为日常， 凸点丢失、错位、裂纹、缺陷等更是频繁出现。文献综述

截止目前，国内外很多研究者都针对倒装芯片焊球缺陷进行大量尝试。最普 遍的要属基于主动红外的缺陷检测。这是一种非接触方式，利用先进的红外测温 技术，选用施加热激励的方法，来对芯片内部不为人知的情况进行温度检测。正 常焊球与缺失焊球的温度是不一样的，所以，由这个简单的思路，根据检测出的 芯片的温度分布情况，再利用有限元软件建模，即可轻松识别正常焊球与缺陷焊 球了。这种方式的原理是，在非接触加热时，芯片吸收了热量，然后将这些热量 向芯片内部传导。有缺陷的部分和正常部分的热阻是不一样的，这些不同会形成 温度分布差。我们的肉眼是无法直接观察到的，这时，我们需要借助红外成像仪 等仪器，观察以及测量芯片表面温度分布情况，芯片内部的缺陷就一目了然了。

我们这里所说的红外线就是电磁辐射，它的波长一般在 0。75μm～1000μm 间。 正常情况下，温度高于绝对零度的物体都会向外辐射电磁辐射。一般情况 下，大多数处于常温状态的物体向外辐射的电磁波峰值波长恰好处于红外线的波 长范围之内。由此可见，红外线的热效应比可见光强。自然界存在着人眼无法观 察的多种光线，我们所能直接观察的可见光只是冰山一隅，像红外辐射等我们只 能借助工具和仪器来进行观察，这些肉眼不可见光对我们的研究做出了巨大贡 献。红外线电磁辐射扥热来源主要是分子和原子的热运动，即分子和原子等在常 规环境下所产生的永不停歇的无规则运动。这种分子级的热运动会主动向外辐射 红外能量。分子和原子之间的热运动越激烈，它们辐射出的红外能量越大，物体 表现就越热。相反，物体表现就越冷。这种原理会帮助我们更好的分析物体内部 的情况。由于红外辐射与热辐射密切相关，因此，红外线这种电磁辐射也被称人 们为热辐射。

当一个物体的温度与旁边的环境的温度之间存在或高或低的差异时，会在物 体的内部产生热量的流通传递，热量在物体和周遭环境的传递交换时，正常焊球 与缺陷焊球的热阻是不一样的，它们会影响物体的热传递，从而形成温度差。直 接对温度差进行分析，就可以直接明了的找出缺陷焊球了。由此可得出，红外无 损检测技术仅需对物体辐射红外电磁，就可以根据检测图像分析出缺陷焊球位 置，无需破坏物体内部，是一种良好的检测方法。

红外无损检测是一种好方法，然而，研究学者们并不满足，还提出了一种基于空气耦合超声激励的缺陷检测方法。这种方法的研究建立倒装芯片振动模型 上，它主要利用固有频率变化，通过专业软件，对其前 6 阶模态进行仿真分析。 由于缺陷焊球的固有频率和正常焊球的固有频率不一样，所以，根据频率变化， 可以清晰明了的找出缺陷焊球。

这种方法原理主要利用正常焊球与缺陷焊球的对固有频率的变化不同，主要 利用模态和仿真分析，对芯片缺陷内部进行检测。借助专业软件来分析缺失位置， 并计算缺失部分对整体频率的影响。固有频率检测也选用了有限元分析软件，这 样可以进行仿真模拟，通过对比实际和仿真结果，可以清楚了解该系统的正确率， 便于以后的修改和更新。本文所选用的模糊神经网络中的 FCM 算法也是一种仿 真模拟，也是受到在查询资料时，固有频率和红外无损这两种方法的启发。仿真 模拟的优点在于与真实的对比之后，如果正确率在一定范围内，则可以广泛应用 于各种情况，使得倒装芯片的检测更加方便有效，节约了人工和时间，提高了效 率和产品合格率，方便于芯片生产者使用，有利于推进生产的发展。