專利名稱：超聲波測定方法、電子部件制造方法及半導(dǎo)體封裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲波測定方法、電子部件制造方法及半導(dǎo)體封 裝，特別是涉及對于在超聲波照射方向上有多個界面相交叉的測定對象 物所進行的超聲波測定方法、由超聲波測定方法進行測定并將評價為合 格品的電子部件制造成產(chǎn)品的電子部件制造方法，以及在超聲波測定方 法中使用的半導(dǎo)體封裝。
背景技術(shù)：
以前，作為用于測定對象物內(nèi)部的裝置，有使用發(fā)送后在對象物內(nèi) 部進行反射的超聲波進行測定的超聲波測定裝置(例如，參照專利文獻(xiàn)
l(日本特開平05 — 333007號公報)、專利文獻(xiàn)2(日本特開平06_294779 號公報))。
作為以前的超聲波測定裝置，說明關(guān)于進行半導(dǎo)體封裝內(nèi)部測定的 超聲波測定裝置。
圖11是以前的超聲波測定方法的概略結(jié)構(gòu)圖。再有，為了明確附 圖間的相對位置關(guān)系，在附圖中顯示了XYZ軸。
在圖11中，超聲波測定裝置1由下述部分構(gòu)成用于發(fā)送和接收
超聲波的超聲波探頭2;用于輸入所發(fā)送的超聲波的頻率等超聲波測定
條件的輸入部3;用于處理從超聲波探頭2和輸入部3得到的信息并控
制超聲波探頭2工作的控制部4;用于顯示超聲波波形等測定結(jié)果的顯 示部5。
簡單地說明關(guān)于超聲波測定裝置1的工作。
基于用輸入部3輸入的測定條件， 一邊用控制部4控制超聲波探頭 2的動作一邊發(fā)送超聲波，以容器內(nèi)的水6為介質(zhì)，將該超聲波照射到 半導(dǎo)體封裝7上。然后，用超聲波探頭2接收在測定對象物的半導(dǎo)體封 裝7上反射的反射波。通過在控制部4中處理該接收到的反射波，來進行半導(dǎo)體封裝7是否合格的判定和圖像化，在顯示部5中顯示結(jié)果。
在此，在發(fā)送和接收中都使用超聲波探頭2。此外，控制部4包括 脈沖發(fā)生接收器和圖像處理部，所述脈沖發(fā)生接收器將超聲波探頭2接 收到的反射波轉(zhuǎn)換為電壓并放大，所述圖像處理部將電壓波形的強度值 圖像化。
此外，半導(dǎo)體封裝7相對于超聲波照射方向(圖11的Z軸方向) 具有多層結(jié)構(gòu)，是具有多個界面的封裝。
為了更詳細(xì)地說明以前的超聲波測定，放大了圖11的測定部附近， 結(jié)合半導(dǎo)體封裝7的結(jié)構(gòu)來進行說明。
圖12是以前的超聲波測定的概略圖。
在圖12中，半導(dǎo)體封裝7由下述部分構(gòu)成在上面具有基板側(cè)電 極的基板8;設(shè)置在基板8的各基板側(cè)電極上的作為接合材料的一個例 子的焊錫9;具有由焊錫9與基板8的基板側(cè)電極相接合的插入物側(cè)電 極的插入物(interposer) 10;半導(dǎo)體芯片ll;連接插入物10和半導(dǎo)體 芯片11的引線12;覆蓋半導(dǎo)體芯片11的樹脂模13。
如圖12所示，在此示出了水淹沒半導(dǎo)體封裝7時的例子，在被放 置在液體(水)6中的測定對象物的具體例的半導(dǎo)體封裝7中，形成有 所謂的水6與樹脂模13的界面、樹脂模13與插入物10的界面、插入 物10與焊錫11的界面的多個界面。
在該結(jié)構(gòu)中，將來自超聲波探頭2的超聲波照射到半導(dǎo)體封裝7上， 在用超聲波探頭2接收到了由半導(dǎo)體封裝7反射的反射波時，其信號成 為多個波相重合的波形。下面說明該波形。
在超聲波測定了具有如圖12所示的多個界面的半導(dǎo)體封裝7時， 得到圖13所示的波形。
圖13是示出以前的超聲波測定中的超聲波波形。下面說明使用該 波形進行測定部位合格與否的判定的方法。
如圖13所示，由于在測定內(nèi)部具有多個界面的半導(dǎo)體封裝7的情 況下，多個波相重合，因此難以定義測定部位(界面)。
因此，以穩(wěn)定產(chǎn)生超聲波波形的半導(dǎo)體封裝7的表面為基準(zhǔn)，通過 使用距離表面的延時(相位的偏移)來定義測定部位(界面)。
5在圖B中，首先，對來自半導(dǎo)體封裝7表面的表面波設(shè)置時間軸
上的觸發(fā)信號14 (時刻to)。接著，基于半導(dǎo)體封裝7的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對 測定部位上的反射波設(shè)定以觸發(fā)信號14為零基點的被稱作門(gate) 15 (時刻t,)的時間區(qū)域。然后，通過在該門15的區(qū)間(時間區(qū)域)內(nèi) 與閾值進行比較，來進行測定部位的評價。
但是，在該方法中，在連續(xù)超聲波測定了同一種類的2個半導(dǎo)體封 裝的情況下，會產(chǎn)生測定精度降低的問題。下面說明該問題。
圖14是示出以前的超聲波測定中的超聲波反射波的波形的圖。
在連續(xù)超聲波測定了同一種類的2個半導(dǎo)體封裝時，得到圖14中 示出的波形。2個半導(dǎo)體封裝中的反射波如圖14所示，假設(shè)第一半導(dǎo) 體封裝中的反射波為反射波16，第二半導(dǎo)體封裝中的反射波為反射波 17，分別得到在時間軸上偏移的狀態(tài)。
在以前的超聲波測定中，使用最初基于反射波16設(shè)定的觸發(fā)信號 18 (時刻t2)和門19 (時刻t3)來進行反射波17的測定部位的評價。 因此，如圖14所示，門19 (時刻t3)與反射波17真正的測定部位(時 刻U)偏移了很多。

發(fā)明內(nèi)容
為了提供一種即使對于在超聲波照射方向上有多個界面相交叉的 測定對象物，也能進行高精度的超聲波測定方法、電子部件制造方法及 半導(dǎo)體封裝，本發(fā)明如下所述地構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明的第一方式，提供一種超聲波測定方法，用超聲波探頭 接收在對象物內(nèi)的多個界面上分別反射的超聲波的波形信號，
基于用上述超聲波探頭接受到的上述波形信號的振幅，用運算部檢 測上述測定對象物內(nèi)部的基準(zhǔn)界面上的反射波的波形信號，
用上述運算部測定以上述基準(zhǔn)界面上的反射波的上述波形信號為 起點而確定了的上述測定對象物的測定對象界面。
根據(jù)本發(fā)明的第二方式，提供一種在第一方式中記載的超聲波測定 方法，上述測定對象物是電子部件，上述測定對象界面是上述電子部件 內(nèi)部的、用接合材料接合各電極彼此之間的電極接合部或者與上述電極接合部鄰接的部分，在用上述運算部測定了上述測定對象界面之后，用 上述運算部評價上述測定對象界面中的上述電極接合部的接合狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明的第三方式，提供一種第一或第二方式中記載的超聲波 測定方法，在檢測上述波形信號時，上述基準(zhǔn)界面是在上述測定對象物 內(nèi)的多個界面內(nèi)具有最大振幅強度的界面。
根據(jù)本發(fā)明的第四方式，提供一種第一 第三的某一個方式中記載 的超聲波測定方法，在檢測上述波形信號時，上述基準(zhǔn)界面是被嵌入到 上述測定對象物內(nèi)的埋設(shè)物的表面。
根據(jù)本發(fā)明的第五方式，提供一種第一 第四的某一個方式中記載 的超聲波測定方法，在檢測上述波形信號時，上述測定對象物是半導(dǎo)體 封裝，上述基準(zhǔn)界面是上述半導(dǎo)體封裝內(nèi)部的、用上述接合材料接合上 述各電極彼此之間的電極接合部或者與上述電極接合部鄰接的部分，并 且，位于材質(zhì)不同的2個層的界面上。
根據(jù)本發(fā)明的第六方式，提供一種第一 第五的某一個方式中記載 的超聲波測定方法，在接收上述超聲波的波形信號時，接收在上述測定 對象物的多個界面上反射了從上述超聲波探頭發(fā)送的上述超聲波的波 形信號，.
另外，在檢測了上述基準(zhǔn)界面上的波形信號之后，并且用上述運算 部測定上述測定對象界面之前，基于一邊使上述超聲波探頭和上述測定 對象物靠近一邊接收到的波形信號，調(diào)整上述超聲波探頭的位置。
根據(jù)本發(fā)明的第七方式，提供一種第一 第三的某一個方式中記載 的超聲波測定方法，在用上述運算部測定上述測定對象界面時，以上述 基準(zhǔn)界面上的上述反射波的上述波形信號為基準(zhǔn)，將比上述基準(zhǔn)界面上 的上述反射波的上述波形信號后檢測到的波形信號，與預(yù)先輸入了的合 格品的波形信號進行比較，根據(jù)其比較結(jié)果進行上述測定對象界面的評 價。
根據(jù)本發(fā)明的第八方式，提供一種電子部件制造方法，上述測定對 象物是電子部件，利用第一^^第七的某一個方式中記載的超聲波測定方 法，測定上述電子部件的測定對象界面并進行評價，
將評價為合格品的上述電子部件作為產(chǎn)品。根據(jù)本發(fā)明的第九方式，提供一種半導(dǎo)體封裝，在所述半導(dǎo)體封裝 中具有在上面具有基板側(cè)電極的基板；在下面具有插入物側(cè)電極，并 且與上述基板接合的插入物；接合上述基板側(cè)電極和上述插入物側(cè)電極 的接合材料；與上述插入物直接連接的半導(dǎo)體芯片；覆蓋上述半導(dǎo)體芯 片的樹脂模，
能在超聲波照射時反射并取得超聲波波形信號的基準(zhǔn)界面，是上述 半導(dǎo)體封裝內(nèi)部的、用上述接合材料接合上述電極彼此之間的電極接合 部或者與上述電極接合部鄰接的部分，并且位于材質(zhì)不同的2個層的界 面上。
根據(jù)本發(fā)明的第十方式，提供一種第九方式記載的半導(dǎo)體封裝，上 述基準(zhǔn)界面位于材質(zhì)不同的相鄰2個層間的聲阻抗差與其他2層間的聲 阻抗差相比最大的界面上。


從參照附圖的對最佳實施方式的下述描述，可以知道本發(fā)明的目的 和其他目的及特征。
圖1A是用于實施本發(fā)明的第一實施方式的超聲波測定方法的超聲 波測定裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖1B是上述第一實施方式中的上述超聲波測定裝置的控制部等的 方框圖。
圖2是示出上述第一實施方式的超聲波測定工作的說明圖。 圖3是示出上述第一實施方式的超聲波測定中的超聲波波形的圖。 圖4是說明上述第一實施方式的超聲波測定中的門位置的波形強 度評價工作的說明圖，(a)是示出上述第一實施方式的超聲波測定中 的門位置的波形強度評價的圖(縱軸表示振幅，橫軸表示時間)，(b) 是示出上述第一實施方式的超聲波測定中的主要數(shù)據(jù)的一個周期的圖 (縱軸表示振幅，橫軸表示時間)，(c)是示出上述第一實施方式的 超聲波測定中的相關(guān)系數(shù)值的圖(縱軸表示振幅，橫軸表示時間)。
圖5詳細(xì)地表示了圖4 (c)，是示出上述第一實施方式的超聲波 測定的相關(guān)系數(shù)數(shù)據(jù)列的圖(縱軸表示相關(guān)系數(shù)值，橫軸表示時間)。圖6是上述第一實施方式的超聲波測定工作的流程圖。
圖7是示出本發(fā)明的第二實施方式的超聲波測定工作的說明圖。
圖8A是示出上述第二實施方式的時刻t二0時的超聲波測定工作的
說明圖。
圖8B是示出上述第二實施方式的時刻t二0時的超聲波測定工作中 的波形的圖(縱軸表示相關(guān)系數(shù)值，.橫軸表示時間)。
圖9A是示出上述第二實施方式的時刻t二l時的超聲波測定工作的 說明圖。
圖9B是示出上述第二實施方式的時刻t^1時的超聲波測定工作中 的波形的圖(縱軸表示相關(guān)系數(shù)值，橫軸表示時間)。
圖10是示出上述第二實施方式的超聲波測定工作的另外方式的圖。
圖11是以前的超聲波測定方法的基本結(jié)構(gòu)圖。
圖12是以前的超聲波測定的概略圖。
圖13是示出以前的超聲波測定中的超聲波波形的圖。
圖14是示出以前的超聲波測定中的超聲波反射波的波形的圖。
圖15A是示出波形強度的最大值超過上述第一實施方式的超聲波
測定工作中的合格與否判定的判定基準(zhǔn)的閾值，判定為合格品時的圖解。
圖15B是示出波形強度的最大值小于上述第一實施方式的超聲波 測定工作中的合格與否判定的判定基準(zhǔn)的閾值，判定為不合格品時的圖解。
具體實施例方式
在接著敘述本發(fā)明之前，在附圖中關(guān)于相同部件標(biāo)記相同的參照符號。
以下，參照

本發(fā)明中的實施方式。作為本發(fā)明的超聲波測 定裝置及其方法，說明進行測定對象物的電子部件、例如半導(dǎo)體封裝的 內(nèi)部測定的超聲波測定裝置及其方法。 (第一實施方式)圖1A是用于實施本發(fā)明的第一實施方式的超聲波測定方法的超聲
波測定裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。
在圖1A中，超聲波測定裝置20具有用于發(fā)送和接收超聲波的 超聲波探頭21;在相互正交的XYZ軸方向上分別獨立驅(qū)動超聲波探頭
21的超聲波探頭驅(qū)動部21a;用于輸入超聲波測定條件的輸入部22; 用于處理從超聲波探頭21和輸入部22得到的信息并控制超聲波探頭 21工作的控制部23;用于顯示超聲波波形等測定結(jié)果的作為輸出部的 一個例子的顯示部24。
下面簡單地說明該超聲波測定裝置20的工作。
超聲波探頭21的下端配置在水槽25a內(nèi)的水25中，將作為測定對 象物一個例子的半導(dǎo)體封裝26配置在水槽25a內(nèi)的水25內(nèi)規(guī)定的測定 對象物配置位置上。然后，以水25為介質(zhì)，向半導(dǎo)體封裝26照射例如 大約10 100MHz頻帶的超聲波，就能分別接收在半導(dǎo)體封裝26內(nèi)的
多個界面上反射的反射波。
在此，在圖1A中，將沿著平行于水槽25a底面的面且相互正交的 方向作為X方向和Y方向，將與該平面正交的方向作為Z方向。
超聲波探頭驅(qū)動部21a由例如使超聲波探頭21分別在X方向、Y 方向和Z方向上移動的XYZ自動裝置構(gòu)成。再有，由超聲波探頭21、 超聲波探頭驅(qū)動部21a、后述的發(fā)送電路70及后述的接收電路71構(gòu)成 超聲波發(fā)送接收裝置的一個例子。
與控制部23連接著超聲波探頭21、輸入部22及顯示部24。
輸入部22是使用鍵盤、鼠標(biāo)、觸摸屏或者聲音輸入等的各種輸入 裝置，由操作者輸入數(shù)值等超聲波測定所需的信息的設(shè)備，或者是輸入 半導(dǎo)體封裝26的CAD數(shù)據(jù)(例如，包括半導(dǎo)體封裝或者基板的各層的 材料、厚度、各邊的尺寸、聲阻抗、半導(dǎo)體芯片的位置、接合部的位置 等)及水槽內(nèi)的半導(dǎo)體封裝26的配置位置的位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)、超聲波照 射條件(口徑、焦距、功率等)等的超聲波測定所需的信息的設(shè)備。輸 入部22還具有與其他服務(wù)器或者記錄介質(zhì)等的數(shù)據(jù)庫進行連接的端 子，所述數(shù)據(jù)庫用于分別存儲在測定位置數(shù)據(jù)存儲器77、判定部75和 主要數(shù)據(jù)保持存儲器76 (以及后述的基準(zhǔn)界面判定部80)中。作為一個例子，從輸入部22輸入測定條件后，分別存儲在測定位置數(shù)據(jù)存儲
器77、判定部75及主要數(shù)據(jù)保持存儲器76中。即，從輸入部22輸入 了驅(qū)動控制部78所需的信息后存儲在測定位置數(shù)據(jù)存儲器77中。從輸 入部22輸入了判定部75所需的信息后存儲在判定部75的內(nèi)部存儲器 中。從輸入部22輸入了數(shù)據(jù)運算部74所需的信息后存儲在主要數(shù)據(jù)保 持存儲器76中。作為測定條件的例子，例舉有掃描區(qū)域、掃描間距、 觸發(fā)信號位置、觸發(fā)信號寬度、門位置、門寬度等。作為超聲波探頭 21的掃描區(qū)域(被測定部、即應(yīng)該測定的部分)，設(shè)定測定半導(dǎo)體封 裝26的哪個范圍(換言之，設(shè)定XY平面位置和Z位置)。例如，作 為掃描區(qū)域，可以是半導(dǎo)體封裝26的整個面或者半導(dǎo)體封裝26的一部 分或者半導(dǎo)體封裝26內(nèi)的多個區(qū)域。此外，所謂掃描間距是指用于取 得反射波的波形數(shù)據(jù)(波形信號)的機械分解能(XY平面)。作為一 個例子，可以按照幾^im 100(im間距取得數(shù)據(jù)，但不限于此。所謂觸 發(fā)信號位置、觸發(fā)信號寬度、門位置、門寬度，與用于指定測定時間信 號的基準(zhǔn)位置的信號(觸發(fā)信號)和具有從該基準(zhǔn)信號開始的時間偏置 的測定開始位置信號(門信號)有關(guān)。觸發(fā)信號位置的設(shè)定在該第一實 施方式中十分重要，如后面詳細(xì)敘述地，例如設(shè)定為半導(dǎo)體封裝26內(nèi) 部的特征部位(電極接合部或者電極接合部附近的部分，并且聲阻抗差 大的物質(zhì)層間的界面)。設(shè)定觸發(fā)信號寬度為所使用的超聲波探頭的波 長的程度。例如，若是能發(fā)送100MHz超聲波的超聲波探頭，l個波長 就是10ns，若從超聲波探頭發(fā)出的超聲波實際波數(shù)為1.5個波長，則觸 發(fā)信號寬度最好是15ns。作為門位置的設(shè)定，根據(jù)預(yù)先制成的主要數(shù)據(jù)， 考慮用作為運算部一個例子的數(shù)據(jù)運算部74來設(shè)定門位置。通常用數(shù) 據(jù)運算部74將門寬度設(shè)定為關(guān)注的時間帶的反射波寬度，在很多情況 下用數(shù)據(jù)運算部74設(shè)定為正弦波1個周期的長度或小于正弦波1個周 期的長度。半導(dǎo)體封裝26所使用的超聲波頻帶是大約10 100MHz之 間，從而，多數(shù)情況下用數(shù)據(jù)運算部74將門寬度設(shè)定為10 100ns。在 作為測定對象的界面的信息不明確的情況下，為了與其他門信息進行比 較，設(shè)定門數(shù)量為多個。在如上所述設(shè)定的門的區(qū)間內(nèi)，如后所述，主 要用波形強度值來進行半導(dǎo)體封裝26的被測定部(例如電極接合部)合格與否的判定。作為判定合格與否的方法的一個例子，使用門區(qū)間內(nèi) 的波形強度的最大值和最低值(負(fù)的最大值)或者絕對值的最大值等， 將這些值與表示接合狀態(tài)良好的閾值進行比較，就能夠判定合格與否。 作為判定合格與否的方法的具體的一個例子，預(yù)先設(shè)定了 OK/NG(合
格與否)的判定值，使用該判定值作為閾值。作為一個例子，在圖15A 和圖15B中，假設(shè)閾值為100，最大值超過該閾值時是OK (判定為合 格品)，最大值低于該閾值時是NG (判定為不合格品)。在衡量實際 的不合格品當(dāng)中來決定閾值的決定方法。
再有，在進行以下的測定步驟的前期階段(測定開始前的階段)， 作為一個例子，通過從輸入部22輸入波形的主要數(shù)據(jù)條件(測定開始 時間位置、時間寬度等)的信息并存儲在主要數(shù)據(jù)保持存儲器76中， 就在主要數(shù)據(jù)保持存儲器76中預(yù)先制成了波形的主要數(shù)據(jù)?？紤]聲速 的精度或/和各層的厚度偏差，作為主要數(shù)據(jù)，必須要具有某種程度的 時間寬度。作為一個例子是15ns。根據(jù)所使用的超聲波探頭的頻帶來決 定主要數(shù)據(jù)的時間寬度。其決定方法在于，例如，決定為某個頻帶(例 如100MHz)中的l個波長的長度(10ns)，另外，最好根據(jù)實際發(fā)出 的超聲波的波數(shù)(1.5個波長)來決定設(shè)定時間寬度(15ns)。
顯示部24由作為一個例子的顯示器構(gòu)成，在以控制部23的后述的 數(shù)據(jù)處理部73接收到的信息為基礎(chǔ)，進行了規(guī)定的運算和判定之后， 將圖像化后的判定結(jié)果顯示在顯示器中。
控制部23具有與超聲波探頭21連接并發(fā)送超聲波的發(fā)送電路 70;與超聲波探頭21連接，將超聲波探頭21接收到的超聲波變換成電 壓并放大的脈沖發(fā)生接收器(接收電路)71;與接收電路71連接，將 接收到的反射波信號變換成數(shù)字信息的A / D電路72;輸入來自A / D 電路72的數(shù)字信息并進行規(guī)定的數(shù)據(jù)處理(例如，測定波形的強度值 的圖像化)的數(shù)據(jù)處理部73?？刂撇?3進一步具有測定位置數(shù)據(jù)存儲 器77和驅(qū)動控制部78，該驅(qū)動控制部78分別與超聲波探頭驅(qū)動部21a 和測定位置數(shù)據(jù)存儲器77連接，并且以測定位置數(shù)據(jù)存儲器77中存儲 的信息為基礎(chǔ)，驅(qū)動控制超聲波探頭驅(qū)動部21a。
數(shù)據(jù)處理部73具有作為基準(zhǔn)信號存儲部的一個例子的主要數(shù)據(jù)保持存儲器76，其用于預(yù)先存儲成為超聲波反射波的波形信號的基準(zhǔn) 信號的主要數(shù)據(jù)；作為運算部的一個例子的數(shù)據(jù)運算部74，該數(shù)據(jù)運
算部74與主要數(shù)據(jù)保持存儲器76和A / D電路72連接，并且基于主 要數(shù)據(jù)保持存儲器76中存儲的信息和來自A/D電路的數(shù)字信息進行 運算；判定部75，與數(shù)據(jù)運算部74連接，基于數(shù)據(jù)運算部74中的運 算結(jié)果進行判定合格與否的工作。
根據(jù)用輸入部22輸入的測定條件， 一邊在控制部23的發(fā)送電路 70和驅(qū)動控制部78的驅(qū)動控制之下，控制超聲波探頭21的動作，一 邊以水25為介質(zhì)，將從超聲波探頭21發(fā)送的超聲波照射到半導(dǎo)體封裝 26上。然后，用超聲波探頭21接收在測定對象物的半導(dǎo)體封裝26上 反射的反射波。通過用控制部23處理該接收到的反射波，進行半導(dǎo)體 封裝26的合格與否判定和圖像化，用顯示部24顯示結(jié)果。g卩，以接收 到的信息為基礎(chǔ)，在控制部23的接收電路71中將超聲波接收信號變換 成電壓并放大，在A/D電路72中變換成數(shù)字信息之后，輸入到數(shù)據(jù) 處理部73的數(shù)據(jù)運算部74。通過在數(shù)據(jù)運算部74中進行波形處理和 圖像處理等，在判定部75中進行半導(dǎo)體封裝26的界面合格與否的判定 和判定結(jié)果的圖像化。將圖像化后的判定結(jié)果顯示在作為顯示部24的 一個例子的顯示器中。
在此，超聲波探頭21在發(fā)送和接收中都使用同一個超聲波探頭， 使整體結(jié)構(gòu)簡單。
此外，半導(dǎo)體封裝26相對于超聲波照射方向(圖的Z軸方向)具 有多層結(jié)構(gòu)，是具有多個界面的封裝，是根據(jù)照射超聲波后所產(chǎn)生的反 射波的波形信號的檢測，來測定上述多個界面的邊界面的接合狀態(tài)的被 測定物體(測定對象物)。
半導(dǎo)體封裝26的具體多層結(jié)構(gòu)是圖2中示出的結(jié)構(gòu)。超聲波透過 半導(dǎo)體封裝26內(nèi)部，并從內(nèi)部界面產(chǎn)生反射波。從而，超聲波探頭21 接收的反射波的信號就成為從多個界面產(chǎn)生的多個波重合后的波形信 號。
為了更詳細(xì)地說明第一實施方式的超聲波測定，放大圖1A的被測 定部(應(yīng)該進行測定的部分)附近，結(jié)合半導(dǎo)體封裝26的結(jié)構(gòu)進行說明。
在圖2中，作為一個例子，半導(dǎo)體封裝26由下述結(jié)構(gòu)構(gòu)成基板
27;設(shè)置在該基板27上面的基板側(cè)焊盤28;與該基板27接合的插入 物29;設(shè)置在該插入物29下面的插入物側(cè)焊盤30;用于接合基板側(cè)的 焊盤28和插入物側(cè)焊盤30的作為接合材料的一個例子的焊錫31;用 倒裝片連接(未圖示)等直接連接了插入物29的半導(dǎo)體芯片32;覆蓋 半導(dǎo)體芯片32的樹脂模33。
如下所述地制造這種半導(dǎo)體封裝26。
首先，在下面具有許多插入物側(cè)焊盤30的插入物29的上面，用倒 裝片連接等連接半導(dǎo)體芯片32。
接著，用絕緣性合成樹脂覆蓋插入物29上的半導(dǎo)體芯片32，形成 樹脂模33。
之后，在插入物29的各插入物側(cè)焊盤30或者基板27的各基板側(cè) 焊盤28的某一方上形成焊錫31。
接著，通過焊錫31連接插入物29的各插入物側(cè)焊盤30和基板27 的各基板側(cè)焊盤28。
通過這樣制造，就在制造時加入了后述的能起到基準(zhǔn)界面(判定接 合部合格與否用的基準(zhǔn)面)功能的界面。即，能在超聲波照射時反射并 取得超聲波波形信號的基準(zhǔn)界面，是半導(dǎo)體封裝26內(nèi)部的、用焊錫31 接合各電極彼此之間(基板側(cè)的焊盤28與插入物側(cè)的焊盤30之間)的 電極接合部或者與上述電極接合部相鄰的部分，并且位于材質(zhì)不同的2 個層的界面上。具體地作為一個例子，分別選擇使用插入物29與插入 物側(cè)焊盤30之間的聲阻抗差與其他2層間的聲阻抗差相比最大的插入 物29和插入物側(cè)焊盤30的材質(zhì)。作為更具體的例子，最好如后所述， 使用環(huán)氧樹脂作為插入物29的材質(zhì)，使用銅作為插入物側(cè)焊盤30的材 質(zhì)。
基板27的材料是環(huán)氧樹脂，基板側(cè)焊盤28的材料和插入物側(cè)焊盤 30的材料是銅(Cu)，插入物29的材料是環(huán)氧樹脂。此外，焊錫31 的材料是Sn / Pb / Cu或者Sn / Pb / Ag的焊錫合金、以及Sn / Ag / Cu或者Sn / Cu的無鉛焊錫。半導(dǎo)體芯片32的材料是Si，樹脂模33
14的材料是環(huán)氧樹脂和填充物(Si02)的混合物。再有，作為第一實施方 式中的半導(dǎo)體封裝26，作為一個例子，使用封裝尺寸與硅尺寸相同的
CSP封裝。
此外，基板27的厚度是幾百pm，內(nèi)部聲速是2， 500m/s。基板 側(cè)焊盤28和插入物側(cè)焊盤30的厚度分別是幾十pm，內(nèi)部聲速是4， 700m/s。插入物29的厚度是100 300pm，內(nèi)部聲速是2， 500m/s。 焊錫31的厚度是100,，內(nèi)部聲速是3， 200m/s。半導(dǎo)體芯片32的 厚度是200 30(Vm，內(nèi)部聲速是8， 500m / s。樹脂模33的厚度是400 70(Hrni，內(nèi)部聲速是3， 930m/s。再有，上述超聲波的聲速值根據(jù)被 測定物體的溫度而變動。因此，在本第一實施方式中，保持滿足上述聲 速值的溫度不變。此外，通過使用溫度測定部(未圖示)測定被測定物 體的溫度并修正聲速，能夠使其得到更高精度。
如圖2所示，形成了所謂的水25與樹脂模33的界面、樹脂模33 與插入物29的界面、插入物側(cè)焊盤30與焊錫31的界面的多個界面。
下面說明使用以上說明的結(jié)構(gòu)的超聲波測定。
在如第一實施方式所述的半導(dǎo)體封裝26中，若使用現(xiàn)有技術(shù)這樣 的將樹脂模33的表面作為觸發(fā)信號的方法，則延時(相位的偏移)的 偏差的影響就變大。因此，首先，除樹脂模33表面之外，用數(shù)據(jù)運算 部74 (或者基準(zhǔn)界面判定部80和數(shù)據(jù)運算部74)來設(shè)定觸發(fā)信號(基 準(zhǔn)信號或基準(zhǔn)界面)。
在此，作為觸發(fā)信號(基準(zhǔn)信號)的界面的位置，首先必須要存在 于從最終的被測定部、即焊錫31與基板27的基板側(cè)焊盤28的接合部 來看在超聲波探頭21頂ij。這是因為，為了根據(jù)從觸發(fā)信號開始的延時 (相位的偏移)來測定被測定部(焊錫31與基板27的基板側(cè)焊盤28 的接合部)，必須要比該被測定部先計量觸發(fā)信號。
首先說明觸發(fā)信號的設(shè)定方法。實際上，例如在后述的步驟S2中 進行該觸發(fā)信號的設(shè)定方法。
根據(jù)其用途，觸發(fā)信號必須要具有大于周圍波形的信號強度。由于 超聲波反射波形具有大的強度(振幅強度)，因此，界面的2個材質(zhì)的 聲阻抗差必須要大。在此假設(shè)2個物質(zhì)間的聲阻抗分別是Z,、 Z2，聲壓反射率R用下述式子表示。
R= (Z廣Z,) / (Z2+Z。。
根據(jù)該關(guān)系，必須要將聲阻抗差大的物質(zhì)層間的界面上的反射波作 為觸發(fā)信號。
本發(fā)明者進行各種各樣的研究的結(jié)果，在第一實施方式中使用環(huán)氧 樹脂作為插入物29的材質(zhì)，使用銅作為插入物側(cè)焊盤30的材質(zhì)。因此， 各個聲阻抗是環(huán)氧樹脂2.9 3.6，銅45.8 (以下，阻抗的單位是10kg /ms)。在第一實施方式的結(jié)構(gòu)中，由于這2層間(插入物29與插入 物側(cè)焊盤30之間)的聲阻抗差與其他2層間的聲阻抗差相比最大，因
此，將該界面上的信號作為觸發(fā)信號。此外，為了進一步提高精度，不 僅將2個層間的聲阻抗差與其他2個層間的聲阻抗差相比最大的界面作 為基準(zhǔn)界面，也可以如下定義。也可以定義為，2個層間的聲阻抗差大 于規(guī)定閾值，并且具有大于所照射超聲波的口徑的面積的界面，將接合 部附近的、即位于插入物側(cè)焊盤30或基板側(cè)焊盤28附近的界面作為基 準(zhǔn)界面。另外，在聲阻抗差大于上述規(guī)定閾值的情況下，也可以適用后 述的第二實施方式或者第三實施方式來預(yù)先形成基準(zhǔn)界面。作為設(shè)定基 準(zhǔn)界面的條件，作為一個例子，環(huán)氧類樹脂的聲阻抗是2.9 3.6，基準(zhǔn) 界面中使用的金屬(Cu、 Ag等)的聲阻抗大概是20 50，因此，最好 在基準(zhǔn)界面中使用阻抗差大于10的界面。
此外，作為這種設(shè)定基準(zhǔn)界面的方法，也可以在控制部23內(nèi)具備 基準(zhǔn)界面判定部80 (參照圖1B)，分別運算并相互比較2個層間的聲 阻抗差，將聲阻抗差最大的界面判定為基準(zhǔn)界面。或者，也可以用基準(zhǔn) 界面判定部80判定有無預(yù)先形成的基準(zhǔn)界面，在有基準(zhǔn)界面的情況下， 使用該基準(zhǔn)界面，在沒有基準(zhǔn)界面的情況下，分別運算并相互比較2個 層間的聲阻抗差，判定聲阻抗差最大的界面為基準(zhǔn)界面。也可以分別將 基準(zhǔn)界面判定部80中判定的結(jié)果信息輸出并存儲在測定位置數(shù)據(jù)存儲 器77和判定部75及主要數(shù)據(jù)保持存儲器76中。
圖3是示出第一實施方式的超聲波測定中的超聲波波形的圖，橫軸 是時間，縱軸是振幅。
在圖3中，將插入物29與插入物側(cè)焊盤30的界面上的信號作為觸發(fā)信號34 (時刻tO ，用數(shù)據(jù)運算部74確定從此開始的被測定部上的 信號即門35 (時刻t6)的位置。在第一實施方式中可知，根據(jù)構(gòu)成物的 各厚度和聲速，用數(shù)據(jù)運算部74計算的產(chǎn)生時間的結(jié)果是，在產(chǎn)生觸 發(fā)信號34后的31nsec之后，產(chǎn)生焊錫31與基板27的基板側(cè)焊盤28 的界面的信號(門35)的波形。
作為門35中的波形強度的評價方法，使用由數(shù)據(jù)運算部74根據(jù)半 導(dǎo)體封裝26內(nèi)的結(jié)構(gòu)求得的觸發(fā)信號34 (基準(zhǔn)界面)與門35 (測定對 象界面)的時間差(相位差)，用數(shù)據(jù)運算部74確定門35的位置，在 數(shù)據(jù)運算部74中比較從輸入部22預(yù)先輸入的閾值與該位置上的波形信 號的振幅強度，在判定部75中評價(判定)測定對象界面(例如，接 合面)合格與否。即，在波形信號的振幅強度小于閾值的情況下，用判 定部75判斷為不合格。此外，在波形信號的振幅強度大于或等于閾值 的情況下，用判定部75判斷為合格。
接著，說明除了上述的利用與閾值的比較進行評價的方法以外的其 他評價方法。
圖4 (a)是示出第一實施方式的超聲波測定中的門位置的波形強 度評價的圖，圖4 (b)是示出第一實施方式的超聲波測定中的主要數(shù) 據(jù)的一個周期的圖，圖4 (c)是示出第一實施方式的超聲波測定中的 相關(guān)系數(shù)值的圖。
第一實施方式中的波形的評價方法在于，用數(shù)據(jù)運算部74截出己 知為合格品狀態(tài)的焊錫31與基板27的基板側(cè)焊盤28的接合部的波形， 將其作為主要數(shù)據(jù)，預(yù)先保存在主要數(shù)據(jù)保持存儲器76中，用數(shù)據(jù)運 算部74評價該主要數(shù)據(jù)與實際的測定數(shù)據(jù)(來自A / D電路72的數(shù)字 信息)的相關(guān)函數(shù)(相關(guān)系數(shù)值)。
首先，在數(shù)據(jù)運算部74中，將觸發(fā)信號34的時間位置作為起點T 二l。以下，按照下述步驟，用數(shù)據(jù)運算部74測定以觸發(fā)信號34 (基 準(zhǔn)界面)上的波形信號為起點而確定的半導(dǎo)體封裝26的測定對象界面。
接著，如圖4 (b)所示，在數(shù)據(jù)運算部74中， 一邊將主要數(shù)據(jù)向 時間軸方向(圖4的紙面右側(cè))移動， 一邊用數(shù)據(jù)運算部74制成與測 定數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)數(shù)據(jù)列。
17接著，用數(shù)據(jù)運算部74對照測定數(shù)據(jù)和主要數(shù)據(jù)的起點(T=l)， 取得相關(guān)系數(shù)值。
接著，在數(shù)據(jù)運算部74中，將主要數(shù)據(jù)的起點作為T二2， g卩，對 照測定波形的第2個點取得相關(guān)系數(shù)值。假設(shè)從觸發(fā)信號34開始的測 定數(shù)據(jù)的長度為N，主要數(shù)據(jù)的一個周期的長度為n (其中N〉n)，在 數(shù)據(jù)運算部74中，持續(xù)進行上述步驟直到T二N— (n+l)，用各個T 計算相關(guān)系數(shù)，用數(shù)據(jù)運算部74制成圖4 (c)中示出的相關(guān)系數(shù)數(shù)據(jù) 列。
圖5是示出詳細(xì)地表示了圖4 (c)的第一實施方式的超聲波測定
的相關(guān)系數(shù)數(shù)據(jù)列的圖。
在圖5中，橫軸是時間T，縱軸是相關(guān)系數(shù)值。在數(shù)據(jù)運算部74 中，將主要數(shù)據(jù)與測定數(shù)據(jù)的接合部波形一致時的相關(guān)系數(shù)值，作為相 關(guān)系數(shù)數(shù)據(jù)列的最大值點36 (時刻t7)，將該最大值點36上的相關(guān)系
數(shù)值作為評價值。
若焊錫31與基板27的基板側(cè)焊盤28的接合部是正常接合狀態(tài)， 則測定數(shù)據(jù)就成為接近于主要數(shù)據(jù)的波形，因此，相關(guān)系數(shù)值就接近于 1。反之，在焊錫31與基板27的基板側(cè)焊盤28的接合部的接合狀態(tài)不 合格，產(chǎn)生了裂縫或空隙等的情況下，相關(guān)系數(shù)值就成為小于1的值。
在這種使用了相關(guān)系數(shù)的判定方法中，以前是需要對于測定數(shù)據(jù)全 體，將主要數(shù)據(jù)向時間軸方向移動，因此具有計算時間一增加，主要數(shù) 據(jù)就誤識別成接合部以外的問題。但是，通過如第一實施方式這樣地用 數(shù)據(jù)運算部74設(shè)置觸發(fā)信號，用數(shù)據(jù)運算部74根據(jù)該位置進行相關(guān)系 數(shù)處理，就得到了削減計算時間和減少誤識別的可能性的效果。
這樣，使用數(shù)據(jù)運算部74 (或者基準(zhǔn)界面判定部80和數(shù)據(jù)運算部 74)，不是將半導(dǎo)體封裝26的表面，而是將半導(dǎo)體封裝26內(nèi)部的特征 部位(電極接合部或者電極接合部附近的部分，并且聲阻抗差大的物質(zhì) 層間的界面)作為觸發(fā)信號34，基于此，用數(shù)據(jù)運算部74 (或者基準(zhǔn) 界面判定部80和數(shù)據(jù)運算部74)設(shè)定門35，用數(shù)據(jù)運算部74進行接 合部的檢查(測定)。這樣，即使在因為插入物29等的厚度公差所產(chǎn) 生的偏差，焊錫31與基板27的基板側(cè)焊盤28的界面位置不穩(wěn)定的情況下，也能夠只在觸發(fā)信號位置以后的測定中，用數(shù)據(jù)運算部74進行 被測定部的檢查(測定)，能進行高精度的超聲波測定。
具體地說，由于將用焊錫31接合了基板側(cè)焊盤28和插入物側(cè)焊盤 30的接合部、即配置了多個電極點的半導(dǎo)體封裝26，作為測定對象物， 因此，在各電極點中，分別用數(shù)據(jù)運算部74檢測觸發(fā)信號，用數(shù)據(jù)運 算部74進行焊錫接合部的波形判定，用判定部75判定合格與否。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，對于在超聲波照射方向上有多個界面相交 叉的測定對象物，能夠比以前技術(shù)大幅度地減輕延時的偏移等的影響， 能夠高精度地進行超聲波測定。在此，如圖2的點劃線G所示，超聲 波在通過從樹脂模33經(jīng)由插入物29到焊錫31的路徑時，總共通過3 種類的層。由于在電極部中存在基準(zhǔn)界面時，在基準(zhǔn)界面與電極部之間 不存在樹脂模33和插入物29，能忽視水25等介質(zhì)與樹脂模33的界面 和樹脂模33與插入物29的界面的影響，因此，能夠大幅度地減輕延時 的偏移的影響。
使用圖6，說明使用除了從基準(zhǔn)界面開始依次與主要數(shù)據(jù)進行比較
的方法以外的方法時的第一實施方式的流程。
圖6是示出第一實施方式的超聲波測定的流程的圖。 在圖6中，首先，在步驟S1中，從超聲波探頭21向測定對象物(第
一實施方式中是半導(dǎo)體封裝26)發(fā)送超聲波，用超聲波探頭21接收在
測定對象物的各個界面上反射的超聲波。
接著，在步驟S2中，基于超聲波探頭21接收到的多個反射波的波 形和基于測定對象物的各層結(jié)構(gòu)的界面信息，用數(shù)據(jù)運算部74 (或者 基準(zhǔn)界面判定部80和數(shù)據(jù)運算部74)設(shè)定觸發(fā)信號(時間修正觸發(fā)信 號)34。
接著，在步驟S3中，基于測定對象物的各結(jié)構(gòu)的厚度和聲速，用 數(shù)據(jù)運算部74檢測觸發(fā)信號34和被測定部(第一實施方式中是焊錫 31與基板27的接合部)的時間差(相位差)。
接著，在步驟S4中，基于在數(shù)據(jù)運算部74中得到的觸發(fā)信號34 和基于各層結(jié)構(gòu)的時間差(相位差)，用數(shù)據(jù)運算部74設(shè)定門35的位 置(測定部位)。接著，在步驟S5中，基于從觸發(fā)信號34開始依次求得的測定數(shù)據(jù) 與主要數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)，用數(shù)據(jù)運算部74評價門35位置上的反射波波 形，用判定部75判定被測定部的接合狀態(tài)的合格與否。
通過對測定對象物(半導(dǎo)體封裝26)的整個面進行以上步驟Sl S5，就能夠進行測定對象物(半導(dǎo)體封裝26)的超聲波測定及評價(判 定合格與否)。
再有，在第一實施方式中，將振幅強度最大的部位作為聲阻抗差最 大的基準(zhǔn)界面，但在因為噪聲等影響而最大振幅強度和基準(zhǔn)界面不同的 情況下，考慮該情況，也可以將最大振幅強度以外的部位作為基準(zhǔn)界面。
根據(jù)上述第一實施方式，使用數(shù)據(jù)運算部74 (或者基準(zhǔn)界面判定 部80和數(shù)據(jù)運算部74)，不是將測定對象物(例如，電子部件、更具 體的是半導(dǎo)體封裝26)的表面，而是將半導(dǎo)體封裝26內(nèi)部的特征部位 (電極接合部或者電極接合部附近的部分，并且聲阻抗差大的物質(zhì)層間 的界面)作為觸發(fā)信號34，基于此，用數(shù)據(jù)運算部74 (或者基準(zhǔn)界面 判定部80和數(shù)據(jù)運算部74)設(shè)定門35，用數(shù)據(jù)運算部74進行接合部 的檢查(測定)。這樣，即使在因為插入物29等的厚度公差所產(chǎn)生的 偏差，焊錫31與基板27的基板側(cè)焊盤28的界面位置不穩(wěn)定的情況下， 也能夠只在觸發(fā)信號位置以后的測定中，用數(shù)據(jù)運算部74進行被測定 部的檢査(測定)，能進行高精度的超聲波測定。從而，對于在超聲波 照射方向上有多個界面相交叉的測定對象物，也能夠提供一種高精度的 超聲波測定方法和超聲波測定裝置。另外，也能夠提供一種將利用上述 超聲波測定方法進行測定并評價為合格品的電子部件作為產(chǎn)品進行制 造的電子部件制造方法以及在超聲波測定方法中使用的半導(dǎo)體封裝。特 別是在該第一實施方式中，為了解決超聲波測定方法的上述現(xiàn)有問題， 在基準(zhǔn)面(基準(zhǔn)界面)的選取上下功夫，從而解決了上述現(xiàn)有問題，通 過在半導(dǎo)體封裝或者基板的制造方法中加入基準(zhǔn)面并利用它，就能改善 超聲波測定方法。
(第二實施方式)
圖7是示出本發(fā)明的第二實施方式的超聲波測定工作的說明圖。 在圖7中，測定對象物的其他例子的半導(dǎo)體封裝37，作為一個例子，由下述部分構(gòu)成基板38;設(shè)置在該基板38上面的基板側(cè)焊盤39;
與該基板38接合的插入物40;設(shè)置在該插入物40下面的插入物側(cè)焊 盤41;用于接合基板側(cè)焊盤39和插入物側(cè)焊盤41的作為接合材料的 一個例子的焊錫42;用倒裝片連接(未圖示)等直接連接了插入物40 的半導(dǎo)體芯片43;覆蓋半導(dǎo)體芯片43的樹脂模44;在插入物40內(nèi)部， 配置在與插入物側(cè)焊盤41相接的位置上的標(biāo)記45。該半導(dǎo)體封裝37 與第一實施方式的半導(dǎo)體封裝26的不同點在于形成有標(biāo)記45。 如下所述地制造這種半導(dǎo)體封裝37。
首先，準(zhǔn)備在下面具有許多插入物側(cè)焊盤41的插入物40，并且， 該插入物40在插入物40內(nèi)部的與插入物側(cè)焊盤41相接的位置上配置 有標(biāo)記45。
接著，用倒裝片連接等與插入物40的上面連接半導(dǎo)體芯片43。
接著，用絕緣性合成樹脂覆蓋插入物40上的半導(dǎo)體芯片43，形成 樹脂模44。
之后，在插入物40的各插入物側(cè)焊盤41或者基板38的各基板側(cè) 焊盤39的某一方上形成焊錫42。
接著，通過焊錫42連接插入物40的各插入物側(cè)焊盤41和基板38 的各基板側(cè)焊盤39。
通過這樣制造，就在制造時加入了能起到基準(zhǔn)界面(判定接合部合 格與否用的基準(zhǔn)面)功能的界面作為標(biāo)記45。即，能在超聲波照射時 反射并取得超聲波波形信號的基準(zhǔn)界面，是在半導(dǎo)體封裝37內(nèi)部的插 入物40內(nèi)部，在位于與插入物側(cè)焊盤41相接的位置上，形成金等薄金 屬層作為標(biāo)記45。作為形成為標(biāo)記45的金屬層，可以使用與插入物40 有聲阻抗差的材料。在插入物40中使用了玻璃環(huán)氧樹脂的情況下，聲 阻抗是2.9 3.6，因此，考慮物質(zhì)固有的聲阻抗，可以使用例如銅(聲 阻抗是41.8)、銀(聲阻抗是37.8) 、 Au (聲阻抗是62.5)等作為標(biāo) 記45的材料。
基板38的材料是環(huán)氧樹脂，基板側(cè)焊盤39的材料和插入物側(cè)焊盤 41的材料是銅(Cu)。插入物40的材料是環(huán)氧樹脂。焊錫42的材料 是Sn / Pb / Cu或者Sn / Pb / Ag的焊錫合金、以及Sn / Ag / Cu或者Sn/Cu的無鉛焊錫。半導(dǎo)體芯片43的材料是Si。樹脂模44的材料是 環(huán)氧樹脂和填充物(Si02)的混合物。標(biāo)記45的材料是金(Au)。
再有，作為第二實施方式中的半導(dǎo)體封裝37，作為一個例子，使 用封裝尺寸與硅尺寸相同的CSP封裝。
在此，標(biāo)記45的厚度必須要極其薄，薄到即使各電極(焊盤)41 中的標(biāo)記厚度產(chǎn)生偏差，其影響也很小的程度。作為標(biāo)記45的形成方 法的一個例子，最好在制作電極焊盤41之前，用真空蒸鍍等制成標(biāo)記 45。更具體地說，在插入物40上設(shè)置標(biāo)記45形成用的具有開口的金屬 掩膜，使金等蒸鍍在插入物40上，就能夠形成標(biāo)記45。作為標(biāo)記45 的配置部位，有時形成在全部插入物側(cè)焊盤41上，有時一部分的焊盤 41上不形成。例如，如圖7所示，在具有從樹脂模44經(jīng)由插入物40 到焊錫42的路徑和從樹脂模44經(jīng)由Si芯片43和插入物40到焊錫42 的路徑的情況下，在相同路徑彼此之間的電極間的測定結(jié)果的差少的情 況下，有時也可以僅在2處焊盤41上形成標(biāo)記45。但是，即使相同路 徑之間，實際上厚度等也有偏差，因此，還是在各電極上形成標(biāo)記45 來進行測定的方法能夠高精度地進行測定。標(biāo)記45的最大尺寸是焊盤 41的尺寸，最小尺寸是超聲波的點尺寸(50um (llOMHz) 150um (lOMHz)、取決于頻率)。從形成標(biāo)記45的觀點來說，尺寸越小越 難形成。利用該標(biāo)記45，能簡便地設(shè)定觸發(fā)信號位置，并且能進行偏 差影響少的超聲波測定。
接著，說明第二實施方式的超聲波測定方法。
與第一實施方式同樣，以水25為介質(zhì)，從超聲波探頭21發(fā)送接收 超聲波。
接著，基于用超聲波探頭21得到的波形來評價被測定部(焊錫42 與基板38的接合部)，但與第一實施方式不同，在第二實施方式中， 在數(shù)據(jù)運算部74中使用作為基準(zhǔn)界面的另外例子的標(biāo)記45所產(chǎn)生的反 射波來作為觸發(fā)信號。將有關(guān)標(biāo)記45的信息(例如，所謂的在半導(dǎo)體 封裝37上形成有標(biāo)記45的信息、標(biāo)記45的大小、配置位置、聲阻抗 值等信息)存儲在測定位置數(shù)據(jù)存儲器77中。
在第二實施方式中，由于標(biāo)記45使用金(Au)，因此，其聲阻抗差(標(biāo)記45與插入物側(cè)焊盤41的聲阻抗差)為62.5。于是，該標(biāo)記
45與插入物側(cè)焊盤41的聲阻抗差就大于第一實施方式中的插入物側(cè)焊
盤30與插入物29的差，就能夠在數(shù)據(jù)運算部74中更容易地設(shè)定觸發(fā) 乂士 口
這樣，在第二實施方式中，在半導(dǎo)體封裝37內(nèi)部嵌入標(biāo)記45 (作 為埋設(shè)物)，通過自由地設(shè)定標(biāo)記45的材質(zhì)或者插入物40的材質(zhì)，就 能夠調(diào)整聲阻抗差，能夠產(chǎn)生聲阻抗差大的觸發(fā)信號。
圖8A是示出第二實施方式的時刻t二0時的超聲波測定工作的說明 圖，圖8B是示出第二實施方式的時刻t二0時的超聲波測定工作中的波 形的圖。此外，圖9A是示出第二實施方式的時刻t二l時的超聲波測定 工作的說明圖，圖9B是示出第二實施方式的時刻t二l時的超聲波測定 工作中的波形的圖。
如圖8A和圖8B所示，在此，以在半導(dǎo)體封裝37內(nèi)部嵌入了標(biāo)記 45的結(jié)構(gòu)為對象進行說明。在此，首先在標(biāo)記45的界面上聚焦，以此 為基準(zhǔn)，進一步調(diào)整焦點位置，觀測目的焊錫的界面。
首先，考慮用超聲波探頭驅(qū)動部21a，使來自超聲波探頭21的超 聲波的焦點聚焦在插入物40和標(biāo)記45的接合部上。在此，如前所述， 根據(jù)半導(dǎo)體封裝37的構(gòu)成物厚度和聲速，用數(shù)據(jù)運算部74計算并預(yù)先 求出插入物40與標(biāo)記45的界面上的反射波的發(fā)生時刻TtHg。再有，Ttrig 是將樹脂模44表面上的反射波形作為時刻t二0時的時間。在第二實施 方式中，由于存在插入物40與設(shè)置在其周圍的半導(dǎo)體芯片43的硅的公 差(厚度偏差)，因此，在也包含了其附近的微少時間AT的Ttrig±AT 區(qū)間內(nèi)，尋找波形變?yōu)樽畲蟮慕咕唷?br> 如圖8B所示，觸發(fā)信號、即插入物40與標(biāo)記45的界面上的反射 波的強度值大于其他界面上的反射波的強度值，因此，波形本身很容易 測定。在此，為了尋找觸發(fā)信號最大的信號強度的位置，由超聲波探頭 驅(qū)動部21a使超聲波探頭21向半導(dǎo)體封裝側(cè)(圖8A的紙面下側(cè))移動。 之后，將觸發(fā)信號波形強度變?yōu)樽畲髸r的焦距Dwg的距離，由數(shù)據(jù)運算 部74保存在其內(nèi)部存儲器中。
接著，如圖9A所示，用超聲波探頭驅(qū)動部21a，使超聲波探頭21的焦點聚焦在焊錫42和基板側(cè)焊盤39上。預(yù)先用數(shù)據(jù)運算部74測定 相同種類的(即材料相同)半導(dǎo)體封裝，求出從焦距Dwg開始的下降距 離AD。
如圖9B所示，下降距離AD基于焊錫41的厚度和聲速，用數(shù)據(jù)運 算部74計算從焦距DtHg開始的超聲波的到達(dá)時間，用數(shù)據(jù)運算部74確 定該時間位置。
接著，使超聲波探頭21向半導(dǎo)體封裝側(cè)(圖9A的紙面下側(cè))下 降，直到焊錫42與基板38的接合部的波形成為最大強度。從焦距Dt,.jg 開始的下降距離是AD，在實際測定中，僅求出初始測定的下降距離AD， 在以后的測定中，通過用超聲波探頭驅(qū)動部21a基于焦距DtHg進行調(diào)整， 就能夠成為已對焦的狀態(tài)。
利用該方式，能夠修正由半導(dǎo)體封裝37的厚度公差(厚度偏差) 所產(chǎn)生的焦點位置的偏差。 (第三實施方式)
圖IO是示出本發(fā)明的第三實施方式的超聲波測定工作的圖。 在圖10中，第三實施方式與第二實施方式(圖7)的不同點在于， 取代第二實施方式中的插入物40內(nèi)部的標(biāo)記45，在第三實施方式中， 在基板38的內(nèi)部設(shè)置標(biāo)記46，將該標(biāo)記46作為基準(zhǔn)界面的另外的例 子。在此，由于不存在基板38以下(圖10的紙面下側(cè))的層，因此， 標(biāo)記46的材質(zhì)也可以是超聲波全反射的材質(zhì)，例如，作為標(biāo)記46的例 子，也可以設(shè)為空隙層。此外，也考慮變更基板38的材質(zhì)，增大基板 38的材質(zhì)與基板側(cè)焊盤39的材質(zhì)的聲阻抗差，增大超聲波的反射強度。 該情況下，基板38的材質(zhì)與基板側(cè)焊盤39的材質(zhì)的界面成為基準(zhǔn)界面 的另外的例子。
(第四實施方式)
在本發(fā)明的第四實施方式中，說明使用上述的第一實施方式 第三 實施方式的某一個，在探測測定對象物(半導(dǎo)體封裝)內(nèi)部的缺陷的超 聲波探傷中，在超聲波探頭21的對焦中使用觸發(fā)信號的方法。
超聲波探傷很多情況下都使用焦點型探頭，因此對測定對象物(半 導(dǎo)體封裝)的對焦就十分重要。由于如上所述，在半導(dǎo)體封裝中存在厚度偏差(公差)，因此，即使預(yù)先設(shè)定了焦點位置，在實際進行測定的 半導(dǎo)體封裝中也產(chǎn)生厚度部分的誤差。在第四實施方式中，通過使用觸 發(fā)信號來對每個半導(dǎo)體封裝進行對焦。
通過在這樣地進行了對焦之后進行超聲波探傷，就能夠進行進一步 提高了精度的檢查。
再有，在本發(fā)明的前面的實施方式中，其特征在于分析超聲波反射 波的振幅強度信號，但有關(guān)所謂透過法的其他方法，其基本手法、問題 和解決方案都相同，并且只要是具有同樣結(jié)構(gòu)的測定對象物，就有可能 能夠適用第四實施方式的方法。
再有，本發(fā)明不限定于上述的實施方式，當(dāng)然可以在不脫離本發(fā)明 的主旨的范圍內(nèi)進行各種各樣的變更。
例如，各焊盤的材質(zhì)可以使用銅、金或者銀等。
此外，在如現(xiàn)有例所示地電子部件中具有引線，并且引線妨礙測定 操作的情況下，最好在引線具有遮斷或妨礙超聲波的可能性的區(qū)域以外 的區(qū)域中設(shè)定基準(zhǔn)界面。
本發(fā)明的超聲波測定方法能夠適用在內(nèi)部層疊有多個界面并且在 超聲波照射方向上述多個界面相交叉的半導(dǎo)體封裝的非破壞檢查等用 途中。此外，本發(fā)明的電子部件制造方法和半導(dǎo)體封裝還能夠適用在將 由上述超聲波測定方法測定并評價為合格品的電子部件作為產(chǎn)品進行 制造的電子部件制造方法以及能用超聲波測定方法測定的半導(dǎo)體封裝 中。
再有，通過適當(dāng)組合上述各種各樣實施方式中的任意的實施方式， 能夠起到各自所具有的效果。
本發(fā)明參照附圖并與實施方式相關(guān)聯(lián)進行了充分的記載，對于該技 術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說很容易明白其各種各樣的變形和修正。這種 變形或修正不排除在本發(fā)明的范圍之外，應(yīng)該理解為包含在其中。
2權(quán)利要求
1.一種超聲波測定方法，其特征在于，用超聲波探頭接收在測定對象物內(nèi)的多個界面上分別反射的超聲波的波形信號，基于用上述超聲波探頭接收到的上述波形信號的振幅，用運算部檢測上述測定對象物內(nèi)部的基準(zhǔn)界面上的反射波的波形信號，用上述運算部測定以上述基準(zhǔn)界面上的上述反射波的上述波形信號為起點而確定了的上述測定對象物的測定對象界面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波測定方法，其特征在于，上述測定對象物是電子部件，上述測定對象界面是上述電子部件內(nèi) 部的、用接合材料接合各電極彼此之間的電極接合部或者與上述電極接 合部鄰接的部分，在用上述運算部測定了上述測定對象界面之后，用上 述運算部評價上述測定對象界面中的上述電極接合部的接合狀態(tài)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波測定方法，其特征在于， 在檢測上述波形信號時，上述基準(zhǔn)界面是在上述測定對象物內(nèi)的多個界面內(nèi)具有最大振幅強度的界面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波測定方法，其特征在于， 在檢測上述波形信號時，上述基準(zhǔn)界面是被嵌入到上述測定對象物內(nèi)的埋設(shè)物的表面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的超聲波測定方法，其特征在于， 在檢測上述波形信號時，上述測定對象物是半導(dǎo)體封裝，上述基準(zhǔn)界面是上述半導(dǎo)體封裝內(nèi)部的、用上述接合材料接合上述各電極彼此之 間的電極接合部或者與上述電極接合部鄰接的部分，并且，位于材質(zhì)不 同的2個層的界面上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的超聲波測定方法，其特征在于， 在接收上述超聲波的波形信號時，接收在上述測定對象物的多個界面上反射了從上述超聲波探頭發(fā)送的上述超聲波的波形信號，另外，在檢測了上述基準(zhǔn)界面上的波形信號之后，并且用上述運算 部測定上述測定對象界面之前，基于一邊使上述超聲波探頭和上述測定對象物靠近一邊接收到的波形信號，調(diào)整上述超聲波探頭的位置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波測定方法，其特征在于， 在用上述運算部測定上述測定對象界面時，以上述基準(zhǔn)界面上的上述反射波的上述波形信號為基準(zhǔn)，將比上述基準(zhǔn)界面上的上述反射波的 上述波形信號后檢測到的波形信號，與預(yù)先輸入了的合格品的波形信號 進行比較，根據(jù)其比較結(jié)果進行上述測定對象界面的評價。
8. —種電子部件制造方法，其特征在于，上述測定對象物是電子部件，利用權(quán)利要求1所述的超聲波測定方 法，測定上述電子部件的測定對象界面并進行評價， 將評價為合格品的上述電子部件作為產(chǎn)品。
9. 一種半導(dǎo)體封裝，具有在上面具有基板側(cè)電極的基板；在下面具有插入物側(cè)電極，并且與上述基板接合的插入物；接合上述基板側(cè)電極和上述插入物側(cè)電極的接合材料；與上述插入物直接連接的半導(dǎo)體 芯片；覆蓋上述半導(dǎo)體芯片的樹脂模，其特征在于，能在超聲波照射時反射并取得超聲波波形信號的基準(zhǔn)界面，是上述 半導(dǎo)體封裝內(nèi)部的、用上述接合材料接合上述各電極彼此之間的電極接 合部或者與上述電極接合部鄰接的部分，并且位于材質(zhì)不同的2個層的界面上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于， 上述基準(zhǔn)界面位于材質(zhì)不同的相鄰2個層間的聲阻抗差與其他2層間的聲阻抗差相比最大的界面上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超聲波測定方法、電子部件制造方法及半導(dǎo)體封裝。能分別接收在測定對象物內(nèi)的多個界面上反射的超聲波的波形信號，基于接收到的波形信號的振幅，檢測測定對象物內(nèi)部的基準(zhǔn)界面上的反射波的波形信號，以基準(zhǔn)界面上的反射波的波形信號為基礎(chǔ)，評價測定對象界面的接合狀態(tài)。
文檔編號G01N29/11GK101493436SQ20081019088
公開日2009年7月29日 申請日期2008年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月26日
發(fā)明者上田陽一郎, 小松真介 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社