声学成像结合电学测试，提供了探索塑料封装电学失效原因的方法。
为了确定塑封微电路（PEM）在使用过程中是否会失效，首先在NXP实验室中采用声学成像方法检测封装内部像裂痕这样的缺陷。随后，元器件先后经历烘烤、浸湿、三次回流、电学测试、第二次声学成像以及物理检测。对于适当的器件还需要进行额外的测试。我们测试了上千种类型的元器件，包括：塑料四方扁平封装（PQFT）的变种，四方扁平无引线封装（QFN），球栅阵列（BGA）以及其它一些众所周知的PEM。
在回流焊后进行测试和声学成像的目的在于确定湿气敏感性等级（MSL），根据IPC/JEDEC标准，元器件的每一个部分都要设定该参数。收集完整的测试数据，可以帮助我们全面地了解元器件内部损伤和可靠性之间的关系。
回流焊工艺中将塑封集成电路置于而不是键合在，没有键合点及走线的裸电路板上。该电路板进行3次回流焊来模拟常规2次（因为电路板上既可能包含无铅器件，也可能包含有铅器件）回流焊，随后进行返工。之所以没有将元器件键合到电路板之上，是因为随后还需要将其取下进行后续测试。
声学成像所观察到的内部损伤通常是由于PEM从大气中吸收湿气所造成的。
在回流焊过程中，湿气受热变成水蒸气，导致体积膨胀约1600倍。所产生的压力通过封装内的裂痕释放，这样，该裂痕可能会导致元器件的电学失效。电学失效可能由裂痕直接产生，也可能由裂痕引起的侵蚀间接产生，该失效可能立即发生，也可能经历一段时间发生。测试最主要的目的是为每一种元器件建立合格标准，例如：器件存在2级（车间寿命为1年）裂痕，而不是2a级裂痕（车间寿命为4周）。
对于给定的PEM，测试经常可以预示损伤的程度，损伤的类型以及电学失效前可以承受的损伤量。三次回流焊周期后，首先对每一个元器件进行电学测试，因为电学测试能够识别出那些由于足够的内部损伤所产生的开路或短路。随后，对所有元器件，也包括那些电学失效的器件，进行声学成像。对于失效元器件，声学成像方法可以用来查明导致电学失效的原因。对于通过电学测试的PEM，声学成像可以揭示回流焊所产生的非致命损伤。这类损伤范围广泛但不会立即造成电学失效。未通过电学测试的元器件通常呈现大量的内部损伤，因此无法为J-STD-020D失效标准所接受，但很多通过电学测试的PEM也具有相似的内部损伤。
由于超声波仅为材料界面所反射，例如：模塑材料和引线框架的界面，芯片与芯片间粘结材料的界面，因此声学微成像技术可以揭示封装内部的特征，例如引线框架尺寸。均匀材料内部不存在反射（或者回声）。材料间的间隙具有最强的反射能力。诸如分层，裂痕以及孔洞，这些导致电学缺陷的内部不规则特征会反射所有的超声波，即使它们的尺度仅为0.01 μm。
声学成像所观察到的最为常见的内部缺陷是爆米花裂痕（popcorn crack）。图1所示为采用声学成像法所看到的器件顶视图和侧视图，可以看到爆米花裂痕（两条斜线）产生于芯片粘结材料（底部的红色线）附近，延伸到封装的后部。模塑材料所吸收的水汽倾向于在内表面聚集，而引线框架封装内最大的表面通常是中间焊盘。某些情况下，芯片粘结材料本身也会吸收水汽。改变芯片粘结材料从而减少水汽的吸收有时也会收到很好的效果。
回流焊过程中，中间焊盘上额外的水汽受热膨胀从而产生爆米花裂痕。爆米花裂痕产生后，通常会向下延伸到封装的底部或者向上延伸。大多数进行MSL测试的元器件所产生的爆米花缺陷都是向下延伸。从某些方面来讲，向下延伸的裂痕所产生的损伤通常比较小，因为封装底部不存在可以被裂痕所切断的引线。换一个角度而言，向下延伸的裂痕有时会成为水汽吸收器，且不为人知，这样，裂痕成为水汽和沾污进入封装的快速通道，侵蚀将产生长期的损伤。极少有爆米花裂痕会向上延伸，造成引线或者引线键合的断裂产生直接的电学失效。Sonoscan发现对于塑料球栅阵列（PBGA）封装（有时也称为“ 爆米花分层”），爆米花裂痕会沿模塑材料和衬底之间的界面扩展。尽管“爆米花分层”这个名字听起来很奇怪，但它包含了IPC/JEDEC最近定义的两个概念：分层定义为两种本应键合在一起的材料之间界面的分离，当体材料中的裂痕成为分离产生的原因。
裂痕可能产生于芯片粘结材料与芯片或者引线框架的界面处。类似这样的裂痕可能局限于芯片粘结层，也可能扩展变成爆米花裂痕。涉及芯片粘结的裂痕通常产生于芯片粘结材料与中间焊盘的界面处，这是由于芯片粘结材料与芯片之间的粘结力通常远高于其与中间焊盘的粘结力。
由于位于中间焊盘上的大面积材料界面会吸收水汽，将芯片键合到面积适当（不要比芯片面积大很多）的中间焊盘之上，可以减少水汽的积累，因此避免了裂痕的产生。