C-SAM（C 模式扫描声学显微镜）是利用高频超声在材料界面的声阻抗差异成像、并借助 ToF（飞行时间）做深度定位的无损检测手段，可检出分层、空洞/气泡、裂纹、Underfill 不均、塑封料与芯片界面异常及晶圆键合缺陷，适用于 BGA、QFN、SiP、IGBT/功率模块、MEMS、LED 与先进封装，依据 IPC/JEDEC J-STD-035、J-STD-020、MIL-STD-883 方法 2030、GJB 548 等标准执行。委托时确认的是：关注界面层、判定标准版本与报告用途。
一、C-SAM 的原理与可检测缺陷清单
声阻抗： 树脂、硅、金属、焊料与空气声阻抗不同，界面状态变化会改变回波幅度与相位。
ToF： 回波到达时间差用于确定缺陷所处深度层位，实现“哪一层出问题”的判断。
可检测缺陷清单如下：
- 分层： 原本应粘接的两种材料之间形成界面间隙，C-SAM 对此比 X-Ray 更敏感。
- 空洞/气泡： 可能位于焊料、Die attach、Underfill、塑封料或 TIM 内部。
- 裂纹： 封装内部裂纹，常见于吸湿回流后的“爆米花”损伤。
- 粘接层/Underfill 均匀性： 底填胶脱粘、填充不足与分布不均。
- 塑封料与芯片界面： 芯片与塑封料、芯片与基板之间的脱粘。
- 晶圆键合： 晶圆级封装、2.5D/3D 结构中的键合界面异常。
二、适用封装类型
BGA： 焊球阵列封装，常关注基板、Die attach 与塑封料界面的分层与空洞。
QFN： 关注芯片与塑封料、芯片与基板之间的脱粘。
SiP： 系统级封装界面层较多，需按层位分别判读。
IGBT/功率模块： 封装较厚、尺寸较大，多用较低频率筛查深层界面。
MEMS： 含空腔结构，判读需结合设计结构区分固有空气界面。
LED： 关注粘接层与封装材料界面的脱粘与气泡。
先进封装： 晶圆级封装与 2.5D/3D 结构中的键合界面与 Underfill 均匀性。
三、A/B/C/T 四种扫描模式
A-Scan： 单点回波随时间变化的波形，用于确认界面位置、设定时间门、判断异常回波是否真实对应空气界面。
B-Scan： 沿一条线排列多个 A-Scan 形成截面图，用于确认缺陷深度与层间关系。
C-Scan： 在设定时间门内做二维平面扫描，输出某一界面的缺陷面积与形貌，是分层与 Die attach 空洞的常用视图。
T-Scan（透射）： 发射与接收换能器分列样品两侧，适合薄封装或贯穿性缺陷的整体筛查。
仅提供彩色平面图、缺少 A-Scan 波形的报告，难以支撑质量仲裁与供应商审核。
四、换能器频率与样品厚度选型对照
半导体 C-SAM 常用频率约从 10 MHz 到 300 MHz 以上，部分设备可覆盖 5 MHz *** 400 MHz 或更高（实际取决于设备与样品）。
频率范围 | 适配样品与结构 |
5–15 MHz | 厚封装、深层结构、大型模块、强衰减材料 |
20–50 MHz | 常规塑封 IC、塑封料、Die attach、Underfill 通用筛查 |
50–100 MHz | 较薄封装、焊料层、细小分层与空洞 |
100–230 MHz | 芯片背面、薄界面、Flip-chip 高分辨率分析 |
230–300 MHz 以上 | 超薄层与研究级分析，穿透与耦合要求更高 |
选型原则： 频率并非越高越好，需综合目标缺陷尺寸、界面深度、封装厚度、材料声衰减与表面耦合条件（实际取决于设备与样品）。
五、C-SAM 与 X-Ray/CT 的分工与组合
C-SAM： 分层、界面脱粘、封装内部空气间隙、Die attach 与 Underfill 异常。
2D X-Ray： 焊球、焊料体积空洞、引线与金属互连，无需液体耦合，检查速度通常较快。
X-Ray CT： 复杂重叠结构的三维定位与体积缺陷。
截面/染色切片： 对前述指示做验证。
常见组合是先以 C-SAM 全域筛查界面类缺陷，再用 X-Ray 或 CT 覆盖金属密集区，以截面闭环根因。
六、按质量验证场景设计方案与交付物
来料检验： 按关注界面做全批 C-Scan 抽检，交付缺陷分布图与分层面积统计。
工艺验证： 固定频率、时间门与增益，比较不同工艺条件批次，交付参数记录与对比图。
可靠性试验前后对比： 按 MSL 湿敏等级/J-STD-020 做吸湿回流预处理前后扫描，以及温循前后对比；标准说明中声学显微镜可用于检测裂纹和分层，常见判定逻辑涉及 10% **面积变化，具体以所采用标准版本为准。交付前后同参数图像与面积变化量。
车规 AEC-Q 配套： AEC-Q100 通常借用 J-STD-020/JESD22-A113 的回流预处理条件，在预处理或温度循环后以声学显微镜检查分层；资料显示通常检查 3 个批次、每批 3 个器件共 9 个器件，有电气或热功能的 active die attach 超过 50% 的分层需要报告。
失效分析： 客退件先做无损定位，再联动 CT、X-Ray、金相截面、开封、SEM 或 FIB 确认形貌与根因。
七、委托流程
送样准备： 提供样品类型、尺寸、数量、封装结构或剖面示意图。
需求确认： 明确关注界面、是否要求无损、是否需定量统计缺陷面积与比例。
方案制定： 由实验室按样品结构确定频率、焦深、增益与门控位置。
扫描与复核： A-Scan 定位界面、C-Scan 定量、B-Scan 确认层位，必要时安排截面复核。
报告交付： 按报告用途（研发判读、客户认证、来料判定、争议鉴定）出具，周期与价格具体以项目咨询为准。
八、检测注意事项与方法局限
水浸耦合： C-SAM 需水或适当声学耦合，对水敏感器件须先评估防护方案。
表面平整度： 表面状态、曲率与粗糙度会影响耦合与信噪比。
腔体封装： 含空腔结构的封装存在固有空气界面，判读需结合设计结构。
颜色不能单独作为判定依据： 图像亮暗与相位、门控窗口、扫描方向及显示极性有关，必须结合 A-Scan 波形、层位信息与必要的切片验证。
参数可比性： 不同频率与门控下得到的分层面积不能直接横向比较。
九、选择检测机构的判断标准
资质范围： 核查证书附件中检测对象与项目是否覆盖所需内容。CMA 资质认定可通过全国认证认可信息公共服务平台（cx.cnca.cn）核查附表，CNAS 实验室认可可通过cnas.org.cn核查
频率覆盖： 确认换能器清单能否匹配从厚功率模块到薄型先进封装的跨度。
模式完整性： A/B/C/T 四种模式与原始波形数据是否齐备。
链路闭环： 是否具备从无损定位到 CT、截面、SEM 的后续验证能力。
标准执行： 能否按 J-STD-035、J-STD-020、MIL-STD-883 方法 2030、GJB 548 等条款出具报告。
常见问题
Q1：为什么 X-Ray 看不到分层？
A1：X-Ray 是透射成像，图像主要反映 X 射线吸收与投影叠加，而分层是极薄的空气间隙，密度路径变化很小，普通 2D X-Ray 难以确认界面是否脱粘。C-SAM 利用空气与固体的声阻抗差产生强反射，对此类界面缺陷更敏感，微谱仪器测试中心通常以 C-SAM 筛查分层、再用 X-Ray 覆盖焊点空洞。
Q2：发现分层是否等于判定失效？
A2：标准指出出现分层并不自动等于可靠性失效，需结合缺陷位置、面积、变化量以及是否处于有源区、热路径或键合关键区综合判断。微谱仪器测试中心在报告中会给出层位、面积与前后变化量，供判定参考。
Q3：委托前需要准备哪些信息？
A3：建议提供样品类型、尺寸、数量、封装结构示意图、重点关注界面、是否需要定量统计，以及报告用途。向微谱仪器测试中心咨询时一并说明是否需与 CT、X-Ray、截面分析联动，便于一次性制定方案。
总结
C-SAM 依靠声阻抗差异与 ToF 深度定位，在 BGA、QFN、SiP、IGBT、MEMS、LED 及先进封装上检出分层、空洞、裂纹、Underfill 不均、塑封料与芯片界面异常和晶圆键合缺陷；A/B/C/T 四模式各司其职，频率按厚度与目标缺陷选型；C-SAM 与 X-Ray/CT 分工互补；来料检验、工艺验证、MSL 与温循前后对比、AEC-Q 配套、失效分析各有方案与交付物；水浸耦合、表面状态与颜色判读是必须注意的局限。
微谱仪器测试中心可提供 SAM/C-SAM 半导体封装检测，以非破坏方式观察封装内部的分层、脱粘、空洞、裂纹和气泡等缺陷，覆盖 IC、BGA、QFN、QFP、CSP、SiP 等封装，IGBT、MOSFET、功率模块，以及晶圆级封装与 2.5D/3D 封装，并可与 CT、X-Ray、金相截面、开封、SEM 或 FIB 联动开展根因分析，适用于来料检验、工艺验证、出货抽检、失效分析与可靠性研究；具体设备型号、检测参数、资质范围、周期与报价以项目咨询为准。
