芯片需要做哪些测试呢？
主要分三大类：芯片功能测试、性能测试、可靠性测试，芯片产品要上市前这三大测试缺一不可。
功能测试：是测试芯片的参数、指标、功能。
性能测试：由于芯片在生产制造过程中，有无数可能的引入缺陷的步骤，即使是同一批晶圆和封装成品，芯片也各有好坏，所以需要进行筛选。
可靠性测试：芯片通过了功能与性能测试，得到了好的芯片，但是芯片会不会被冬天里最讨厌的静电弄坏，在雷雨天、三伏天、风雪天能否正常工作，以及芯片能用一个月、一年还是十年等等，这些都要通过可靠性测试进行评估。
本次我们主要来探讨封装过程中产生的缺陷测试
在SOT、SOT、SOP、DIP、PGA、QFP、LCC、TAB、BGA等系列封装的过程中，由于制作工艺及材料及不同材料受到热应力系数的不同，芯片封装内部常常出现不同类型的缺陷；如虚焊、气泡、空隙、空洞、裂纹、夹渣、分层等缺陷，会导致芯片性能的丧失，造成不良，给企业造成损失，更为严重的是会导致在使用过程中易造成重大故障。
同时芯片产品不同于其他工件无法做拆开破坏性检测，因此无损检测（Nondestructive testing and evaluation, NDT/E）成为对其内部封装缺陷检测的主要手段。
无损检测 （NDT/E）
NDT/E是指在不对零件或系统造成损坏的情况下，对材料、部件或组件进行特性测试、检查或评估的过程。
最常用的NDT/E技术包括液体渗透、磁粉、电磁、视觉、射线和超声波(US)检测
液体渗透检测用于评估表面缺陷，方法是在将渗透剂应用于材料后，检查裂缝和空隙中的残留渗透剂。它可以在磁性和非磁性材料上进行，但在多孔材料上效果不佳。
磁粉检测使用外部磁场来磁化被检测件，然后检测由表面或表面下不连续性引起的漏磁。但是，这种技术只能应用于铁磁性材料。
电磁检测在测试对象内部感应电流、磁场或两者，以观察由表面或亚表面缺陷引起的电磁响应。这种方法仅限于导电材料。
视觉检测包括通过人眼或光学仪器对测试对象进行视觉观察，以评估表面不连续性的存在。这是工业中最常用的测试方法，但也有局限性，如难以识别小缺陷，易受表面条件影响。
但是，视觉检测和上面讨论的其他三种NDT/E技术都存在检测深度问题，只能检测表面或表面下的缺陷。
相比之下，射线照相检测可以在测试对象内部进行，使用辐射X射线或伽马射线，并产生对象的体积图像。这项技术的主要挑战是它的安全性，因为涉及到有害辐射
射线和超声波(US)检测使用高频声波来探测物体，并分析回波信号来表征测试物体。US测试可用于深入观察物体内部，不会引发安全问题。然而，由于超声换能器的带宽有限，这种技术通常具有较差的轴向分辨率，并且难以应用于粗糙、不规则和不均匀的物体。
其实放眼工业领域除了上述几种种检测技术，光声成像（Photoacoustic, PA）也作为无损检测的技术之一被广泛探索。
基于光声成像技术的NDT/E
基于光声成像（Photoacoustic ,PA）技术的NDT/E是以上任何一种NDT/E的替代方法，近年来已经引起了广泛关注。
NDT/E的PA技术包括使用调制连续波激光和脉冲激光进行PA波激发、PA产生超声波和全光PA波激发和检测。
该技术基于PA效应，该效应由Alexander Graham Bell于1880年发现，表明了改变光强度可以产生声波的事实。直到20世纪70年代，其在固体和无损检验/无损检测中的应用才开始。
1973年，Rosencwaig首次将PA效应从气体扩展到固体，并获得了有关固体和生物材料(如Cr2O3粉末和血红蛋白)光学性质的宝贵信息。
1978年，Wong等人证明了该技术可用于研究固体表面的微观结构，即用于表面缺陷和亚表面不均匀性的无损评估。从那时起，PA技术已被证明是一种深穿透、高分辨率、三维(3D) NDT/E工具，并已应用于一系列测试领域，例如碳纤维增强塑料(CFRP)复合材料的损伤评估、焊接缺陷测量以及锂金属电池中枝晶生长的可视化等等。
现在，PA技术在NDT/E中的应用已非常广泛，包括铁路裂缝和缺陷的成像、锂金属电池的成像、孔隙度和杨氏模量的测量、硅片缺陷和损伤的检测，以及绘画中衬布的可视化。
继之前提到的爱德万测试的Hadatomo™ Z是一款运用了光超声波（光声）原理进行高分辨率的成像的设备。除了之前提到的血管信息，实现皮肤结构层的3D血管成像的应用外。运用光声显微的原理此设备也可以实现对封装后的芯片内部进行高分辨率的成像。
图1为Hadatomo ™Z测量原理图及设置IC 使用 了 DRAM 芯 片（K4B1G1646G-BCH9,SAMSUNG）
Hadatomo ™Z 的特点是可以同时测量光学超声波成像和超声波成像，使用中心频率 60 MHz 的超声波传感器可以实现高分辨率成像。
光学超声波成像是一种接收由吸收了特定波长激光能量的物质产生的热弹性波（超声波）并进行成像的方法。
在无损检测中激光无法到达测量对象的内部，因此采取利用物质表面产生的超声波进行成像的方法。由激光产生的热弹性波与超声波传感器压电元件产生的超声波的频率特性、波长不同，因此有可能可获得以往的超声波成像无法获得的图像，且成像的分辨率更高。
图2为Hadatomo ™ Z 进行IC 内部的成像结果
目前这项技术还在探索中，但我们相信光声成像技术在芯片封装测试领域的发展前景是乐观的。
参考：Chen, SL., Tian, C. Recent developments in photoacoustic imaging and sensing for nondestructive testing and evaluation. Vis. Comput. Ind. Biomed. Art 4, 6 (2021).
