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熟悉X-ray检查仪基本原理及其在集成电路陶瓷气密封装中的应用
文章来源:骅飞科技XRAY 发布时间: 2024-09-18

X-ray检查仪作为一种先进的无损检测工具,广泛应用于微电子、半导体、和集成电路等高精密制造领域。

在这些领域,焊接质量直接影响到产品的性能和寿命,而传统的检测方式往往无法深入到微观层面。而X-ray检查仪能够通过X射线穿透材料的特性,快速、精确地检测出焊接中的细微缺陷,从而保障产品的高质量。

工作原理简述

用于微电子焊接检查的X射线检查仪是基于X射线穿透被测物质时存在不同程度衰减这一基本规律。它的基本工作原理是:处于真空环境下的X射线管,通过施加高电压,使得其阴极中产生的电子加速,高速电子到达阳极撞击靶材,其中电子的动能大部分转换为热能,只有1%左右的动能转化为X射线。
X射线投射衰减图
如上图强度的衰减规律遵循公式:X射线穿过被测物质时,由于被测物质中材料的密度、厚度方面的差异,X射线强度发生相应的变化,密度高、厚度大的地方对X射线的吸收大,密度低、厚度小的地方对X射线的吸收小。X射线穿过被测物质到达探测器时,衰减后的X射线被转换成可见光而在照片或光学传感器上成像,由于透射的X射线强度存在差异,转换后的可见光强度也就存在差异,从而在底片或传感器上形成密度不同的影像,密度低、颜色较浅的代表了待检查物质密度低、厚度小的部分,而密度高、颜色较深的代表了待检查物质密度高、厚度大的部分。
其中衰减系数与材料性质相关。通常材料的密度越大,衰减系数也越大。在微电子封装材料中,键合引线的衰减系数非常小,X射线几乎完全透过,因此在X射线检查中封装中的键合引线是无法观测的;相反,陶瓷封装外壳用作散热的热沉,其材料通常是金属钨铜合金,对X射线的衰减系数则非常大,X射线基本上会被吸收,图像显示深黑。

集成电路陶瓷气密封装应用

X-ray在电子行业中广泛用来检查焊点质量,譬如空洞、分层、开裂,以及焊点完整性(漏焊、开路及短路等),而在高可靠的集成电路陶瓷气密性封装器件应用中,X射线检查仪被广泛用来检测封装内的缺陷,特别是密封工艺引起的缺陷,如合金焊料封帽的焊缝检查以及黑瓷低温封接玻璃中的空洞等内部缺陷。

合金焊料封帽的焊缝检查对比图

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