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:

激光扫描声学显微镜工作原理(扫描声学显微镜)(1)

激光扫描声学显微镜工作原理(扫描声学显微镜)(2)


应用场景
SAT 用途


激光扫描声学显微镜工作原理(扫描声学显微镜)(3)


SAT 优势


激光扫描声学显微镜工作原理(扫描声学显微镜)(4)

激光扫描声学显微镜工作原理(扫描声学显微镜)(5)

激光扫描声学显微镜工作原理(扫描声学显微镜)(6)

激光扫描声学显微镜工作原理(扫描声学显微镜)(7)

激光扫描声学显微镜工作原理(扫描声学显微镜)(8)

激光扫描声学显微镜工作原理(扫描声学显微镜)(9)

激光扫描声学显微镜工作原理(扫描声学显微镜)(10)


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

激光扫描声学显微镜工作原理(扫描声学显微镜)(11)


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

激光扫描声学显微镜工作原理(扫描声学显微镜)(12)


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

激光扫描声学显微镜工作原理(扫描声学显微镜)(13)


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-扫描

激光扫描声学显微镜工作原理(扫描声学显微镜)(14)


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。

激光扫描声学显微镜工作原理(扫描声学显微镜)(15)


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

激光扫描声学显微镜工作原理(扫描声学显微镜)(16)


案例展示


芯片检测示例

激光扫描声学显微镜工作原理(扫描声学显微镜)(17)

激光扫描声学显微镜工作原理(扫描声学显微镜)(18)


PCB检测示例


激光扫描声学显微镜工作原理(扫描声学显微镜)(19)

硅片检测示例

激光扫描声学显微镜工作原理(扫描声学显微镜)(20)

金属连接器检测示例


激光扫描声学显微镜工作原理(扫描声学显微镜)(21)


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