摘要：
声学扫描显微镜检查是塑封器件可靠性分析中一项重要的试验项目，然而声扫设备在自动识别缺陷上存在局限性会导致分层假象产生。指出了所用声扫设备的图像着原理存在的问题以及几类常见分层假象的特征，分析了不同分层假象的检测波形形成的物理原理，在此基础上提出了检测波形与器件结构相结合的分析方法。实践证明该方法可以对声扫图像中异常区域进行正确分析，并对分层假象进行准确识别。
1 引言
随着塑封器件制造技术水平的不断提升，其使用可靠性也不断提高，并且大量应用于有着高
可靠性要求的军品领域。由于塑封器件自身存在非气密性、塑封料导热性差以及与其他材料之间热膨胀系数差异大等不足，导致其长期存在不容忽视的使用可靠性问题，其中塑封器件分层缺陷问题是塑封器件失效的最主要原因之一。
声学扫描显微镜检查作为塑封器件分层缺陷检测的主要手段，一直是DPA 试验中必要的试验项目，同时也是塑封器件筛选试验中常规的筛选项目。由于声扫设备在自动识别缺陷上存在局限性，会导致分层假象产生，同时目前塑封器件内部结构多样以及受试样品数量大，如果对器件结构、声扫设备成像原理不清楚或工作经验不足，容易对一些分层假象产生误判。本文以美国 Sonoscan 公司生产的 DS9500 声扫设备为例，介绍了声扫设备检测原理并指出其图像着原理存在的问题；结合作者工作中的实例，对分层缺陷的假象特点进行了总结分析，同时应用检测波形与器件结构相结合的分析方式，对塑封器件声扫中存在的分层假象进行了分析与识别。
2 DS9500 声扫设备工作原理
传感器产生特定频率(5~500 MHz)的超声波脉冲，脉冲通过耦合介质(如去离子水)到达样品，传感器再接收反射信号并处理后成像。超声波不能在真空中传播，同时频率大于 10 MHz 的超声波不能在空气中传播。超声波的传递要求介质是连续的，不连续介质会干扰超声信号传播或导致超声信号发生反射。使用超声波检测样品时，根据超声波成像原理，最终呈现灰度和极性不同的图像，通过对图像上异常区域的定位来判断样品是否有缺陷。
声波传导时介质位移需要克服阻力———举宫是什么意思 声阻抗。声阻抗以字母 Z 表示，Z=籽C，其中籽 和 C 分别为介质密度和介质声速。超声波从声阻抗为 Z 1 的介质传入声阻抗为 Z 2 的介质中，关于超声波反射率 r 和透射率 t 见式（1）、 （2）：
界面两侧介质声阻抗的差异决定着反射率和透射率的比例，两种物质声阻抗的差异决定反射波 (回声) 的正负极性和幅值，最终呈现出不同灰度值的图像。
2.2 DS9500 成像原理及存在的问题
主机漏洞扫描声扫设备成像原理都是基于超声波成像原理，只是不同设备之间在超声波波形和图像呈现原理上会存在不同。一般将 DS9500 发射的超声波称为正波，由声阻抗低的介质（Z 1 ）传入声阻抗高（Z 2 ）的介质，这两种介质界面反射的超声波为正波，反之为负波；最终将各界面反射的正负波在显示屏上以不同的颜呈现出来，如图 1 所示。
DS9500 声扫设备图像着原理是在选定的门限内，只要检测波形中正向幅值大于负向幅值，则着灰白或白；只要检测波形中负向幅值大于正向幅值，则着黄或红。这种着原理不能对结构特殊以及多界面波叠加等复杂情形进行正确区分，仅仅从图形着上来识别分层缺陷容易引起误判。
3 常见分层假象分析与识别
常见的分层假象一般分为 2 类，一是图像显示为黄或红而实际上未分层（真像假分层），另外就是图像显示为灰白或白而实际上为分层（假像真分层）；其中每一类现象在实际工作中，因器件结构和波形特点不同又可以分为多种情形。
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3.1 先负后正波形
从公式（1）中可以看到，当 Z 2 >Z 1 时反射波为正波，当 Z 2 <Z 1 时反射波为负波。当声阻抗为 Z 1 u交和 Z 2 的介质之间存在一层极薄的声阻抗为 Z 0 的介质，并且Z 0 <Z 1 、Z 0 <Z 2 时，超声波在两个间距极小的界面之间的反射波相互叠加后形成先负后正的波形，并非图 1 所示的标准正波或标准负波，如图2 中波形 1 号、2 号和图 3 中波形 1 号、3 号所
带电清洗剂示。检测波形形状相同，正向幅值和负向幅值不同，则在图像上可以表现为白、黄或红，它们可以代表合格和分层缺陷 2 种截然不同的结果。因此，这种先负后正的检测波形是表示合格还是分层需要结合器件的实际结构进行分析确认。
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