基于主动红外和超声扫描的倒装芯片缺陷检测研究-机械电子工程专业论文.docxVIP

华中科技 大学硕士 学 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 I I 摘 要 倒装芯片封装技术是一种新型封装技术，在封装领域得到了广泛应用。随着倒装 芯片的小型化，以及新要求的提出，封装失效情况越发严重。现有的倒装芯片检测 方法均存在不足之处，难以满足生产需要。发展或改进倒装芯片缺陷检测方法具有 十分重要的意义。 本文主要针对非接触式倒装芯片缺陷检测方法开展研究工作，具体分为两个部分。 第一部分是从红外检测技术方法入手，将主动红外检测方法应用于倒装芯片缺陷检 测中。第二部分是从倒装芯片超声扫描检测方法入手，通过图像识别技术对倒装芯 片超声图像进行自动识别。具体工作如下。 研究了主动红外无损检测方法的原理及其特点。结合倒装芯片的特性，将主动 红外检测方法应用于倒装芯片缺陷检测中。设计并搭建了基于主动红外倒装芯片检 测系统。该方法是通过非接触方法对倒装芯片施加热激励，并结合红外测温设备检 测芯片温度分布情况从而对芯片内部缺陷进行诊断与识别。使用有限元分析方法对 该方法检测过程进行建模仿真，并结合实验研究，证明了该缺陷检测方法的可行性。 研究了基于神经网络的倒装芯片超声图像识别技术。首先，采用扫描超声显微 镜对倒装芯片进行检测，获得倒装芯片超声图像。其次，采用相关系数法将原始检 测图像分割成若干焊球检测图像。再次，根据倒装芯片超声检测图像特点，提取焊 球缺陷特征参数。最后，将特征参数输入到神经网络识别器中进行图像识别。实验 结果表明该方法识别率高，可行性强。 本文分别根据主动红外和超声两种非接触方法，提供了可靠的倒装芯片缺陷检 测系统。系统能较好地检测出倒装焊点缺陷，可应用于倒装焊芯片的缺陷检测与诊 断研究。 关键词：倒装芯片 缺陷检测 主动红外 超声检测 图像识别 II II Abstract Flip chip technology, a novel packaging technology, has been used extensively in microelectronic packaging. The solder bumps develop towards ultra-fine pitch and high density. It brings great challenge for defect inspection method. Traditional nondestructive detection methods with their own disadvantages are insufficient for solder joint assessment. So it is indispensable to improve defect inspection method of flip chip solder joint, or to propose a new method. The primary works of the paper contain two parts, which both focus on non-contact, nondestructive defect inspection of flip chip solder joint. First, active thermograph is introduced into defect inspection of flip chip solder joint. Second, due to the variance of the skill levels of operators, the ultrasonic inspection method is unreliable and low efficiency sometimes. Pattern recognition method is introduced for ultrasonic inspection of flip chip solder joint. The main content of this paper comprises: The basic principle of active thermograph is investigated. According to the characteristics of flip chip, a defect inspection based on active thermograph is proposed. In this approach, the flip chip is heated by non-contact thermal source. A commercial infrared t