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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
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