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76 PCB giugno 2011
Visualizzazione mediante test acustico di un componente elettronico (Fonte: Sonoscan)
Nel microscopio a scansione acustica
le misure dell’intensità, del ritardo
e della posizione delle onde riflesse
consentono di tracciare una mappa di
quanto si trova all’interno del componente,
inclusi i particolati come piccole
crepe, vuoti o delaminazioni.
Il ruolo dell’assorbimento gioca
un ruolo fondamentale impedendo
l’osservazione degli oggetti oltre un
certo limite. La profondità raggiunta
dipende dalla natura dei materiali
coinvolti e dalla frequenza di lavoro
dell’onda acustica; maggiore è la frequenza
e maggiore è l’assorbimento,
con conseguente limitazione della
profondità di penetrazione.
La risoluzione del microscopio dipende
dalla lunghezza d’onda, che è
anche funzione della densità e della frequenza.
Di conseguenza la risoluzione
consentita è funzione della profondità
raggiunta e della natura del materiale di
cui è fatto l’oggetto sotto test.
Principio di funzionamento
L’onda nasce da un generatore a
ultrasuoni ed è inviata sotto forma
d’impulsi a un trasduttore la cui superficie
d’uscita è geometricamente
lavorata a forma di parabola.
Questa parte terminale del trasduttore
è immersa in un liquido, solitamente
acqua, che costituisce il mezzo
di propagazione del treno di onde
acustiche.
La geometria terminale del trasduttore
funge da lente perché con la
sua curvatura provoca la convergenza
delle onde focalizzandole in un punto
preciso.
Il campione da testare è immerso
nel liquido nel punto di focalizzazione
delle onde.
La successione di eco generate in
risposta al treno di onde principale
che colpisce l’oggetto, ritorna al trasduttore
che è passivo tra un’emissione
e la successiva e può quindi
raccogliere le onde di ritorno e trasformarle
in segnale elettrico da elaborare.
Rispetto all’emissione principale,
le onde di ritorno sono analizzate in
ampiezza, fase e ritardo.
Le frequenze di lavoro dei microscopi
acustici utilizzati in elettronica
spaziano nella fascia tra 200 e
300 MHz, con risoluzioni rispettivamente
tra i 25 e i 14 micron e una
profondità di indagine di qualche
millimetro.
Usualmente si utilizza un C-SAM
in cui l’angolo di incidenza non supera
il valore critico oltre il quale la
maggior parte dell’onda viene riflessa.
Il fascio di onde viene focalizzato
sul particolare di interesse che riflette
una quantità di onde bastevoli alla
formazione dell’immagine, ma la presenza
di un difetto riflette la totalità
delle onde. A questo punto l’immagine
è realizzata facendo compiere al
trasduttore una scansione sul componente
sotto test. Il tempo che l’eco
di ritorno impiega per raggiungere il
trasduttore dipende dalla sua distanza
dal componente, mentre l’ampiezza e
la polarità del segnale dipendono dalle
proprietà dei materiali costituenti il
componente.
Siccome l’eco dei vari livelli interni
al componente ritornano con una piccola
differenza di tempo, è possibile
restringere il campo di indagine a un
livello di interesse specifico. Questo
fine aggiustamento associato all’alto
livello di risoluzione chiarificano da
soli il motivo per cui questa tecnologia
è così utile nella ricerca dei difetti
che si manifestano nei package, anche
nei più complessi.
Sonoscan Inc.
www.sonoscan.com