本文件规定了塑封电子元器件进行声学显微镜检查的程序。 本文件提供了一种使用声学显微镜对塑料封装进行缺陷（分层、裂纹、模塑料空洞等）检查的方法，本方法具有可重复性，是非破坏性试验。

ICS31.080.01
ccsL40
中华人民共和国国家标准　
GB/T4937.35—2024/IEC60749-35:2006半导体器件
机械和气候试验方法
第35部分：塑封电子元器件的
声学显微镜检查
SemiconductordevicesMechanicalandclimatictestmethods-Part35:Acousticmicroscopyforplasticencapsulatedelectroniccomponents(IEC 60749-35:2006,IDT)
2024-03-15发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2024-07-01实施
GB/T4937.35—2024/IEC60749-35:2006本文件按照GB/1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件是GB/T4937《半导体器件以下部分：
一第1部分：总则；
一第2部分：低气压；
一第3部分：外部自检；
机械和气候试验方法》的第35部分。GB/T4937已经发布了一第4部分：强加速稳态湿热试验（HAST）；双液槽法；
一第11部分：快速温度变化
一第12部分：扫频振动；
一第13部分：盐雾；
第14部分：引出端强度(引线牢固性）；一第15部分：通孔安装器件的耐焊接热；一第17部分：中子辐照；
一第18部分：电离辐射(总剂量）；一第19部分：芯片剪切强度；
一第20部分：塑封表面安装器件耐潮湿和焊接热综合影响；一第20-1部分：对潮湿和焊接热综合影响敏感的表面安装器件的操作、包装、标志和运输；第21部分：可焊性；
一第22部分：键合强度；
一第23部分：高温工作寿命；
一第26部分：静电放电(ESD)敏感度测试人体模型(HBM）；一第27部分：静电放电(ESD)敏感度测试机器模型(MM）；一第30部分：非密封表面安装器件在可靠性试验前的预处理；一第31部分：塑封器件的易燃性(内部引起的）；一第32部分：塑封器件的易燃性(外部引起的）；一第34部分：功率循环；
一第35部分：塑封电子元器件的声学显微镜检查；一第42部分：温湿度贮存。
本文件等同采用IEC60749-35:2006《半导体器件机械和气候试验方法
第35部分：塑封电子
元器件的声学显微镜检查》。
本文件增加了“规范性引用文件”一章，其后章条号顺延。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中华人民共和国工业和信息化部提出并归口。本文件起草单位：中国电子科技集团公司第十三研究所。本文件主要起草人：裴选、赵海龙、彭浩、尹丽晶。I
GB/T4937.35—2024/IEC60749-35:2006引言
半导体器件是电子行业产业链中的通用基础产品，为电子系统中的最基本单元，GB/T4937《半导体器件机械和气候试验方法》是半导体器件进行试验的基础性和通用性标准，对于评价和考核半导体器件的质量和可靠性起着重要作用,拟由44个部分构成。一第1部分：总则。自的在于规定半导体器件机械和气候试验方法的通用准则。一第2部分：低气压。自的在于检测元器件和材料避免电击穿失效的能力。一第3部分：外部目检。自的在于检测半导体器件的材料、设计、结构、标志和工艺质量是否符合采购文件的要求。
一第4部分：强加速稳态湿热试验（HAST）。目的在于规定强加速稳态湿热试验（HAST），以检测非气密封装半导体器件在潮湿环境下的可靠性。一第5部分：稳态温湿度偏置寿命试验。目的在于规定稳态温湿度偏置寿命试验，以检测非气密封装半导体器件在潮湿环境下的可靠性。一第6部分：高温贮存。目的在于在不施加电应力条件下，检测高温存对半导体器件的影响。一第7部分：内部水汽测量和其他残余气体分析。目的在于检测封装过程的质量，并提供有关气体在管壳内的长期化学稳定性的信息。一第8部分：密封。目的在于检测半导体器件的漏率。一第9部分：标志耐久性。目的在于检测半导体器件上的标志耐久性。一第10部分：机械冲击。目的在于检测半导体器件和印制板组件承受中等严酷程度冲击的适应能力。
一第11部分：快速温度变化双液槽法。目的在于规定半导体器件的快速温度变化(双液槽法）的试验程序、失效判据等内容。一第12部分扫频振动。目的在于检测在规定频率范围内，振动对半导体器件的影响。一第13部分：盐雾。目的在于检测半导体器件耐腐蚀的能力。一第14部分：引出端强度(引线牢固性）。目的在于检测半导体器件引线/封装界面和引线的牢固性。
一第15部分：通孔安装器件的耐焊接热。目的在于检测通孔安装的固态封装半导体器件承受波峰焊或烙铁焊接引线产生的热应力的能力。一第16部分：粒子碰撞噪声检测(PIND)。目的在于规定空腔器件内存在自由粒子的检测方法。
一第17部分：中子辐照。自的在于检测半导体器件在中子环境中性能退化的敏感性。一第18部分：电离辐射(总剂量）。目的在于规定评估低剂量率电离辐射对半导体器件作用的加速退火试验方法。
一第19部分：芯片剪切强度。目的在于检测半导体芯片安装在管座或基板上所使用的材料和工艺步骤的完整性。
一第20部分：塑封表面安装器件耐潮湿和焊接热综合影响。目的在于通过模拟贮存在仓库或干燥包装环境中塑封表面安装半导体器件吸收的潮气，进而对其进行耐焊接热性能的评价。H
GB/T4937.35—2024/IEC60749-35:2006一第20-1部分：对潮湿和焊接热综合影响敏感的表面安装器件的操作、包装、标志和运输。目的在于规定对潮湿和焊接热综合影响敏感的塑封表面安装半导体器件操作、包装、运输和使用的方法。
一第21部分：可焊性。目的在于规定采用铅锡焊料或无铅焊料进行焊接的元器件封装引出端的可焊性试验程序。
目的在于检测半导体器件键合强度。一第22部分：键合强度。
一第23部分：高温工作寿命。目的在于规定随时间的推移，偏置条件和温度对固态器件影响的试验方法。
一第24部分：加速耐湿
环境下的可靠性。
无偏置强加速应力试验。目的在于检测非气密封装固态器件在潮湿一第25部分：温度循环。目的在于检测半导体器件、元件及电路板组件承受由极限高温和极限低温交变作用引发机械应力的能力。一第26部分：静电放电(ESD)敏感度测试人体模型(HBM)。目的在于规定可靠、可重复的HBMESD测试方法。
一第27部分：静电放电(ESD)敏感度测试机器模型(MM)。目的在于规定可靠、可重复的MMESD测试方法。
一第28部分：静电放电(ESD)敏感度测试带电器件模型(CDM)器件级。目的在于规定可靠、可重复的CDMESD测试方法。一第29部分：门锁试验。目的在于规定检测集成电路门锁特性的方法和门锁的失效判据。一第30部分：非密封表面安装器件在可靠性试验前的预处理。目的在于规定非密封表面安装器件在可靠性试验前预处理的标准程序。一第31部分：塑封器件的易燃性（内部引起的）。目的在于检测塑封器件是否由于过负荷引起内部发热而燃烧。
一第32部分：塑封器件的易燃性(外部引起的）。目的在于检测塑封器件是否由于外部发热造成燃烧。
一第33部分：加速耐湿无偏置高压蒸煮。目的在于确认半导体器件封装内部失效机理。一第34部分：功率循环。目的在于通过对半导体器件内部芯片和连接器施加循环功率损耗来检测半导体器件耐热和机械应力能力。一第35部分：塑封电子元器件的声学显微镜检查。目的在于规定声学显微镜对塑封电子元器件进行缺陷(分层、裂纹、空洞等)检测的方法。一第36部分：稳态加速度。目的在于规定空腔半导体器件稳态加速度的试验方法，以检测其结构和机械类型的缺陷。
一第37部分：采用加速度计的板级跌落试验方法。目的在于规定采用加速度计的板级跌落试验方法，对表面安装器件跌落试验可重复检测，同时复现产品级试验期间常见的失效模式。一第38部分：带存储的半导体器件的软错误试验方法。目的在于规定带存储的半导体器件工作在高能粒子环境下(如阿尔法辐射)的软错误敏感性的试验方法。一第39部分：半导体器件用有机材料的潮气扩散率和水溶解度测量。目的在于规定应用于半导体器件封装用有机材料的潮气扩散率和水溶解度的测量方法。一第40部分：采用应变仪的板级跌落试验方法。目的在于规定采用应变仪的板级跌落试验方法，对表面安装器件跌落试验可重复检测，同时复现产品级试验期间常见的失效模式。GB/T4937.35—2024/IEC60749-35:2006一第41部分：非易失性存储器可靠性试验方法。目的在于规定非易失性存储器有效耐久性、数据保持和温度循环试验的要求。一第42部分：温湿度贮存。目的在于规定检测半导体器件耐高温高湿环境能力的试验方法。一第44部分：半导体器件的中子辐照单粒子效应(SEE)试验方法。目的在于规定检测高密度集成电路单粒子效应(SEE)的试验方法。GB/T4937(所有部分)均为一一对应采用IEC60749(所有部分），以保证半导体器件试验方法与国际标准一致，实现半导体器件检验方法、可靠性评价、质量水平与国际接轨。通过制定该标准，确定统的试验方法及应力，同时完善了半导体器件标准体系IV
1范围
GB/T4937.35—2024/IEC60749-35:2006半导体器件机械和气候试验方法第35部分·塑封电子元器件的
声学显微镜检查
本文件规定了塑封电子元器件进行声学显微镜检查的程序。本文件提供了一种使用声学显微镜对塑料封装进行缺陷(分层、裂纹、模塑料空洞等)检查的方法，本方法具有可重复性，是非破坏性试验。2规范性引用文件
本文件没有规范性引用文件。
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
A模式A-mode
在给定的声学显微镜所能达到的最小X-Y-Z区域内采集声学数据。注：A模式图像反映振幅和相位(极性)随X-Y平面中某一点传输时间的变化。本试验方法中，A模式主要用于对声学显微镜进行聚焦。如图1所示。时间
图1A模式扫描示例
B模式
B-mode
使用反射声学显微镜沿着X-Z或Y-Z平面深度方向采集声学数据。B模式扫描反映振幅和相位(极性)随扫描线上各点传输时间的变化。注：B模式扫描提供沿扫描线(X或Y)的二维(截面）图像。本试验方法中，B模式用来提供截面声学信息。扫描时，B模式能追踪缺陷的深度。如图2所示。1
GB/T4937.35—2024/IEC60749-35:2006C模式
B模式
扫描线
B模式
图2B模式扫描示例(左图下半部分）3.3
基板背面观察区
back-sidesubstrateviewarea
模塑料与基板平面外边界以内的基板背面间的界面。注：见附录A,类型IV。
C模式
C-mode
使用反射声学显微镜在X-Y平面沿深度(Z)采集声学数据。注1：C模式扫描包含扫描平面内各点的振幅和相位(极性)信息。C模式扫描提供从某一深度(Z)反射回来的声波形成的二维(区域)图像。如图3所示。注2：C模式是标准IEC60749-20对器件进行扫描判定的首选模式。图3C模式扫描图像示例
透射模式throughtransmissionmode使用透射声学显微镜在X-Y平面沿整个深度(Z)采集声学数据。注：透射模式扫描只包含扫描平面各点的振幅信息。透射模式扫描提供穿透整个样品(元器件)厚度(深度)(Z）的2
GB/T4937.352024/IEC60749-35:2006超声波形成的二维(区域)图像(见附录C）。透射模式在判断器件中的大缺陷时，比C模式更快。如图4所示。EES
芯片粘接层观察区
图4透射扫描图像示例
dieattachview area
芯片与芯片粘接层和(或)芯片粘接层与基板之间的界面。注：见附录A,类型Ⅱ。
芯片表面观察区
diesurfaceview area
模塑料与芯片电路面之间的界面。注：见附录A,类型I。
focallength;FL
换能器与其在水中形成直径最小的斑点的距离。焦面
focusplane
某一深度(Z)下，声学信号振幅最大的X-Y平面。3.10
引线框架观察区
leadframeviewarea
从封装的引线框架外边缘到引线框架末端(引线框架最里面部分的楔形焊接区或钉头键合区）的区域。
注：见附录A,类型V。
反射声学显微镜
reflectiveacousticmicroscope换能器既作为脉冲发生器又作为接收器的声学显微镜。注1：如图5所示，
注2：也被称为是脉冲(回声)系统。3
GB/T4937.35—2024/IEC60749-35:2006X-Y-2扫横系统
换能器
液体媒介槽
脉冲发生器/按收器
显示器
5反射声学显微镜系统图
透射声学显微镜
throughtransmissionacousticmicroscope换能器发射的超声波穿透样品到达对面接收器的声学显微镜。注：如图6所示。
X-Y-Z扫描系统
脉冲发生器/接收器
换能器1
换能器2
液体媒介椎
显示器
图6透射声学显微镜系统图bzxz.net
传输时间
time-of-flight;TOF
反射模式中，声波脉冲从换能器(接收器)到达目标界面并返回的时间;a）
透射模式中，声波脉冲从发射换能器透过样品到达接收换能器的时间。b)
芯片侧基板观察区
top-sidedieattachsubstrateview area模塑料与有芯片一侧的基板上芯片周围的基板之间的界面。注：见附录A,类型Ⅲ。
电脑控制器
电脑控制器
倒装焊器件表面底部填充(底部注塑)区域top-side underfill/undermould area for flip chiptypedevices
芯片电路面与底部填充(底部注塑)区域和(或)基板上的底部填充(底部注塑)区域之间的界面。注：见附录A,类型VI。
4试验装置
4.1反射声学显微镜系统
该系统由以下几部分组成(如图5所示）：超声波脉冲发生器(接收器）；
GB/T4937.352024/IEC60749-35:2006回波振幅和相位(极性)随时间变化的图像显示装置(A模式）；可对图像进行显示(B模式和C模式)、存储、检索、打印和分析的电脑控制显示系统；d)
用来移动样品上方的声学探头并将焦面置于样品内部的电脑控制的X-Y-Z三向电机扫描系统；
液体媒介槽，如去离子水，在样品和换能器之间提供声学耦合；e）
中心频率范围在10MHz200MHz的宽频带声学换能器，用于界面成像4.2透射声学显微镜系统
该系统由以下几部分组成(如图6所示）：a）上述4.1列出的各部分；
超声波脉冲发生器[也可是4.1a)的脉冲发生器(接收器)];c）
单独的接收换能器或超声波探测器。4.3基准件或标准件
用于设备设置的有分层和无分层器件。4.4样品固定装置
固定装置宜把样品放置在合适的位置，防止样品在扫描中移动，并保持水平。5程序
5.1概述
本程序对于所有声学显微镜是通用的。对于本程序使用的具体声学显微镜的相关操作细节，请参考承制方的操作手册。
5.2设备设置
5.2.1换能器选择
根据样品厚度和声学特性、封装结构以及换能器可用性等限制，选择换能器的最高可用超声波频率，用来分析目标界面。选择的换能器宜具有合适的频率，既能从目标界面反射清晰的信号，又足以使声波到达目标界面。
注：与反射模式相比，透射模式可能需要更低的频率和(或)更长的焦距。使用透射模式对元器件进行初始检查，以确定是否存在缺陷是非常有效的。5.2.2
2安装确认
使用基准件或标准件(见4.3)确认安装，确认设置适合于5.2.1选择的换能器，以确保目标界面的关键参数与使用的基准件或标准件相匹配。5
GB/T4937.35—2024/IEC60749-35:20063将样品放置在固定装置上
把样品放置在耦合媒介中的样品固定装置上，确保每只样品的上表面与声学换能器的扫描平面保持平行。清除掉样品表面和换能器头的气泡。5.2.4调整换能器
在某一深度(Z），调整换能器和(或)载物台，使得样品上表面反射回波幅值最大。换能器应垂直于样品表面。
5.2.5聚焦
在A模式图像里，通过调整换能器与样品之间的Z轴距离来聚焦，聚焦后成像界面的反射回波幅值最大。
5.3进行声学扫描
5.3.1异常检查
从声学图像里查找异常，确认异常是封装缺陷还是成像过程形成的假象，然后记录结果（可能用到的检查表示例见附录A）。
确认异常是封装缺陷还是成像过程形成的假象，建议分析异常位置的A模式波形。为确认异常种类，可能需要对封装进行物理分析。5.3.2异常显示
考虑但不局限于附录B中列出的图像潜在缺陷和附录C中列出的声学显微镜检查的局限。如有必要，调整设备设置使结果最优化并重新扫描。5.3.3评价
使用相关文件给出的失效判据评价声学图像。5.3.4记录
将记录的图像和最终的设备参数进行存档。检查清单示例见附录D。6
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