独立行政机构产业技术综合研究所[会长：中钵良二]（以下简称“AIST”）生产测量技术研究中心[研究中心主任 Mitsuru Sakamoto] 国立大学法人东北大学工艺测量组首席研究员 Masato Uehara [校长 Susumu Satomi] 多学科材料科学研究所 [主任 Junichi Kawamura] Atsushi Hyakuo 教授和 Wataru Yashiro 副教授正在研究半导体封装封装材料中无效传统X射线无损检测方法无法看到的内部缺陷X 射线塔尔博特干涉测量法观察到它
可以穿透金属的X射线用于工业产品的无损检测。然而，工业产品不仅包括金属，还包括陶瓷和树脂。X射线吸收系数采用与传统材料显着不同的材料制成X射线吸收图像，很难检查X射线吸收系数小的材料，例如树脂。另一方面，X射线相虽然即使使用树脂等也可以获得具有足够对比度的图像，但在许多情况下是大尺寸同步辐射源，这使得在生产现场使用起来很困难。在 X 射线塔尔博特干涉测量中，甚至实验室 X 射线源X射线相位图到目前为止，该技术已被开发用于医疗用途，但 AIST 已提出并进行了实验以使用它来观察电子元件的缺陷。结果发现，可以观察到传统 X 射线无损检测无法发现的树脂和其他材料内部的缺陷。预计这将有助于质量控制的进步。
有关此结果的详细信息，请参阅应用物理学杂志2013 年 10 月 3 日（美国东部时间）。
为了提高日本核心产业制造业的竞争力，高质量的制造和高生产效率至关重要，而与这些直接相关的无损检测是一项重要技术。特别是，包括各种元件的电子元件的内部结构变得越来越复杂，检测技术需要与之兼容。
X射线广泛用于无损检测，但仅通过常规检测获得的X射线吸收图像可以检查电子元件内部的金属布线和电极，但无法检查密封材料。超声波通常用于测试密封剂，但这需要将样品浸入水中，因此很难测试所有密封剂。
AIST 旨在为生产现场提供新的测量技术，有助于提高质量和生产率、处理产品缺陷、确保安全和保护环境。另一方面，X射线塔尔博特干涉测量法在医疗用途的研究和开发方面已经取得了进展，但这次我们尝试对电子元件进行拍摄，以探索将其作为工业无损检查方法应用的可能性。
此次使用的采用X射线塔尔博特干涉仪的高灵敏度X射线相位成像装置是由桃濑教授等人开发的，作为日本科学技术振兴机构（JST）先进测量分析技术和设备开发计划的一部分，安装在东北大学。该研究成果是在“开发成果的利用和推广”计划的框架内使用东北大学安装的高灵敏度 X 射线相位成像装置获得的。
图 1 显示了使用 X 射线 Talbot 干涉测量法拍摄 IC 封装的结果。 IC 封装由元件、金属布线、电极和保护它们免受外部影响的密封材料组成。在传统的无损X射线检查方法的X射线吸收图像(a)中，金属布线和电极是可见的，但密封材料的结构根本不可见。另一方面，在通过X射线塔尔博特干涉法获得的X射线相位微分图像(b)中，观察到密封剂内部有许多空隙。这种空隙被认为会削弱密封剂的保护能力，并带来质量控制问题，但人们认为 X 射线塔尔博特干涉仪将能够实现更复杂的无损测试。
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图1 IC封装摄影实验结果
(a)X射线吸收图像（传统X射线无损检测方法），(b)X射线相位微分图像。
在(a)中根本观察不到密封剂中的空隙，但在(b)中可以清楚地观察到许多空隙。 |
图 2 显示了模拟电源模块样品的 X 射线 Talbot 干涉测量图像的结果。该样品是通过层压铝冷却板、氮化铝绝缘板和硅基板并用密封剂覆盖它们而制成的。预先在铝和密封材料表面上划痕。尽管这些划痕在（a）的X射线吸收图像中完全不可见，但在（b）的X射线相位微分图像中清晰可见。此外，虽然在(a)或(b)中根本看不到样品内部的硅基板，但在(c)的X射线散射图像中可以看到它。预填充氮化铝破解在(a)或(b)中也根本不可见，但在(c)的X射线散射图像中清晰可见。
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图2 电源模块模拟样品的照片结果。
(a)X射线吸收图像（传统X射线无损检测方法），(b)X射线相位微分图像，(c)X射线散射图像，(d)内部示意图。 |
| (b)显示表面上的划痕，(c)显示内部硅基板和氮化铝中的裂纹。这些在传统的非破坏性X射线检查方法(a)的X射线吸收图像中完全观察不到。 |
通过使用X射线塔尔博特干涉仪对电子元件进行拍摄，我们发现，传统无损检测方法（X射线吸收图像）完全看不到的封装材料内部的空隙、表面的划痕、陶瓷绝缘体内部的裂纹等，可以通过X射线相位微分图像和X射线散射图像来观察。这是世界上第一次实验室级 X 射线机能够对电子元件中如此致命的缺陷进行成像。 X射线塔尔博特干涉仪可以与传统的X射线吸收图像同时获得X射线相位微分图像和X射线散射图像，并且还可以与小型X射线源一起使用，因此有望作为可在生产现场使用的工业X射线设备为无损检测的进步做出贡献。
为了能够检查更厚的产品，我们将进一步增加X射线的能量，并创建可以处理它的X射线光栅。此外，该公司计划推进研究创建类似于计算机断层扫描（CT）的3D图像，以便可以在3D中了解缺陷的位置和形式，并开发更好地满足生产现场需求的设备。
为了能够检查更厚的产品，我们将进一步增加X射线的能量，并创建可以处理它的X射线光栅。此外，该公司计划推进研究创建类似于计算机断层扫描（CT）的3D图像，以便可以在3D中了解缺陷的位置和形式，并开发更好地满足生产现场需求的设备。