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扫描声学显微镜（SAT）操作与应用指南，芯片检测不可不知的设备

2024-08-06 14:16:12来源：西游留学网作者：头条共创 阅读量：0

SAT 简介


声学扫描显微镜(SAT)是一种利用超声波特性多功能、高分辨率的显微成像仪器。

超声波指的是频率高于20KHz的声波，超过10MHz的超声波不能穿透空气。（检测中应用的超声波频率通常超过10MHz。）

根据超声波的反射与传输特性，基本的声扫模式如下图所示：


应用场景


SAT 用途



SAT 优势


能在液体或固体材料中自由传输。

声波会在材料界面，内部缺陷或材料变化的地方发生反射，对材料不具有破坏性。

能够聚焦，能够沿直线传输。



问：超声波扫描显微镜SAT

与X-RAY有什么区别？

答：在同一实验室内，SAT与X-ray是相互补充的方法手段。它们主要的区别在于展现样品的特性不同。

X-ray能观察样品的内部，主要是基于材料密度的差异。X-ray对于分层的空气不是非常的敏感，裂纹和虚焊难以被观察到的，除非材料有足够的物理上的分离。

X-ray射线成像操作采用的是穿透模式，得到整个样品厚度的一个合成图像。较长的检查期间内，如果半导体设备放置在离X-ray射线源比较近的地方可能会产生损坏或随机的电子错误。

由于空气层能阻断超声波的传输，SAT对于内部存在的空气层非常敏感。

基于反射回波模式产生的图像只需要通过样品的表面(反射扫描模式)，确定焊接层、粘接层、填充层、涂镀层、结合层的完整是SAT独特的性能。

同时，SAT使用的超声波频率是高于MHz，这个范围的超声波不会引起气穴现象，对于检测的组件没有任何损坏。


声扫模式


A-模式扫描



发射的超声脉冲保持在样品的某处位置，聚焦在检测深度上，从这点深度上的反射波得到信息。

A模式扫描是对一个点反射波形的分析，是构成脉冲反射扫描的基础。


B-模式扫描



发射的超声脉冲在X方向作机械扫描，在Z方向逐步递进，从不同深度上反射波得到信息，得到一幅剖面图像。

B-模式扫描可用于判断样品纵向结构，模封材料内部裂纹、夹杂物等，并可以大致判断样品缺陷的深度。


C-模式扫描



发射的超声脉冲在Z方向上聚焦，在X方向机械扫描，Y方向逐步递进，产生一幅X、Y方向平面图像。

C模式扫描是最常用的扫描方式，可以用于判断样品内部界面分层或其他界面异常情况，材料中的空洞、夹杂物，沿检测平面的裂纹等。


THru-式扫描



THUR-SCAN 是全透式的扫描方式，发射的超声脉冲在样品上方扫描，超声接收器在样品下面接收穿透样品的超声脉冲。如果样品内部某处有缺陷，超声脉冲无法通过。得到一幅黑白分明图像，这功能适合大量样品的快速筛选。


脉冲反射方式


利用反射波进行检测。能够确定具体哪一个界面存在分层

需要对样品的两面都进行扫描才能检测到所有界面存在的缺陷。

能够提供细节丰富的扫描图片。

可以通过峰值检测，传输时间(TOF)和相位翻转检测等方式成像。


透射扫描方式


两只探头利用透视波进行检测。

一次扫描就能够展现所有界面的分层等缺陷。

无法确定具体哪个界面存在分层。

相比脉冲反射方式，透射方式空间分辨率较低。

通常可用于校验脉冲反射方式的检测结果



案例展示


芯片检测示例



PCB检测示例



硅片检测示例



金属连接器检测示例



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