图 1-2 焊球常见的缺陷类型种类

1。2  国内外研究现状

1。3  主动红外检测焊球缺陷的基本理论概述

本文针对现有的几种常见的焊点缺陷检测方法存在的优势与不足，提出利用 主动红外热成像的方法来对焊球进行检测分析。只要物体的温度高于了绝对零 度，它就会向外发射电磁辐射，主动红外热成像是以红外辐射为原理，给被测物 体施加热激励，打破其内部原有的热平衡，此时内部的缺陷会对对流产生一定的 影响，红外热像仪将检测到的温度转换为电信号，最后以热像图的形式表现出来， 通过对被测物体表面的温度分布进行分析判断其是否有缺陷的存在。对于用这种 方法检测焊球的缺陷来说，因为焊球缺陷会导致芯片通过焊球向基板传递热量时 热传导会受到阻碍。当焊球完好无损时由于金属的导热率大、热阻小，可以顺利 将热量传导到基板上。而存在焊球缺失、虚焊、裂纹等缺陷时，由于空气导热性 能差，所以有缺陷的焊球热阻增大。当受到外部热激励时因为热阻的不同而表现 为热像图的温度差异，比较分析热像图的温度特性可以判断焊球是否存在缺陷。 因为这种无损检测方法将人的视觉范围从可见光扩展到了红外波段，所以红外无 损检测技术在航空航天、军事、医疗、建筑等行业都得到了广泛的应用。

1。4  本论文研究工作

为了检测倒装芯片的缺陷，本文采用主动红外缺陷检测方法，对芯片施加外 部热激励，通过红外热像仪采集芯片的表面温度分布情况，通过对显示出的图像 进行处理和分析来判断芯片是否存在缺陷，再通过提取焊球的特征，利用神经网 络智能算法实现对焊球的缺陷实现自动分类。

第一章介绍了微电子的封装发展趋势、芯片互连技术以及各种方法的优缺 点，结合国内外对于倒装焊缺陷的检测方法研究情况着重叙述了倒装焊的检测方 法，简单阐述了主动红外技术。

第二章阐述了红外无损检测技术的基本原理，着重介绍了主动式红外检测系 统的组成。

第三章根据实验所得的焊球红外热像图，通过对其进行去噪、边缘检测和分 割等处理，对每个焊球进行特征提取，依据同一特征焊球之间的差别判断是否存 在缺陷和缺陷的类型。

第四章分别构建 BP 神经网络和 PNN 神经网络，利用这两种网路实现焊球 的缺陷分析和分类。

第五章对全文进行了总结。

2  基于主动红外焊球缺陷检测方法研究

2。1  红外无损检测原理

红外线的实质是电磁辐射，其波长通常分布在 0。75μm～1000μm 之间。只 要物体的温度高于了绝对零度，它就会向外辐射电磁辐射,绝大多数处于常温状 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，因此红外 线与可见光相比，它的热效应要强的多，自然界普遍存在着人眼无法观察的红外 辐射[15]。红外辐射的产生是由于分子和原子在常规环境下做着永不停歇的无规 则运动，并时刻向外辐射红外能量。如果运动的激烈程度越大，那么辐射的能量 越大，相应地，物体表现就越热。相反，物体表现就越冷。我们将组成物体的分 子和原子的这种无规则运动称为热运动，由于红外辐射与热辐射密切相关，因此， 红外辐射也称为热辐射。论文网

以红外辐射原理为基础的红外无损检测技术利用了红外辐射测量的技术方 法对被测对象进行检测。当一个物体的温度与周围环境温度存在差异时，在物体 的内部会产生热量的流动，热量流动的过程中，由于物体内部存在的不连续的缺 陷会对物体的热阻产生影响，进而表现在物体表面温度上的差别，形成不同的温 度分布，也就是常说的“热区”和“冷区”，通过温度分布图上温度的分布情况 来判断被测物体是否存在缺陷[16]。因为判断被测对象的实际工作状态的一个重 要的依据就是被测对象的热状态是否变化或表现出异常,所以测得了被测物体的 红外辐射能量就知道了其表面温度和分布情况，红外无损检测技术就是以此为原 理，进而判断被测物体是否存在缺陷并且能够正常工作[17]。