超声波扫描显微镜及原理介绍

安赛斯（）有限公司，www.analysis-tech.com

     超声波扫描显微镜，英文是：Scanning Acoustic Microscope，简称SAM，由于它的主要工作模式是C模式，因此也简称：C-SAM。现在做失效分析的实验室里，这个设备直接被通称为C-SAM。

上个世纪的90年代中，微电子器件的大规模生产制程中，发现IC的Die上下表面脱层，锡球/芯片裂缝、或填胶中的裂缝、封装材料（很多塑封材料）内部的气孔等缺陷，无法用常规的X-ray失效分析手段检测到，此时，安赛斯（）有限公司引入一种*的测试技术用于芯片的后封装测试，它就是超声波显微镜。超声波显微镜的全称是：超声波扫描显微镜，或者叫扫描式超声波显微镜。

超声波显微镜的工作原理

超声波扫描显微镜有两种工作模式：基于超声波脉冲反射和透射模式工作的。反射模式是主要的工作模式，它的特点是分辨率高，对待测样品厚度的没有限制。透射模式只在半导体企业中用作器件筛选。

超声显微镜的核心就是带压电陶瓷的微波链，压电陶瓷在射频信号发生的激励下，产生短的声脉冲，随后这些声脉冲被声透镜聚焦在一起，超声波扫描显微镜的这个带压电陶瓷的部件叫换能器，英文是：Transducer。换能器既能把电信号转换成声波信号，又能把从待测样品反射或透射回来的声波信号转换成电信号，送回系统进行处理。

换能器负责将电磁脉冲转换成声脉冲，离开换能器后，声波被声透镜通过耦合介质（一般是去离子水或无水酒精等）聚焦在样品上。耦合介质是为了防止超声波信号快速衰减，因为超声波信号在一些稀疏介质中传播是，会快速衰减。样品置于耦合介质中，只要声波信号在样品表面或者内部遇到声波阻抗介面（如遇到孔隙、气泡、裂纹等），就会发生反射。

换能器接收到反射信号后，会将其转换成电脉冲，超声波信号转换成电脉冲后表征为256级灰度值。每只换能器都有其特定的超声波频率，安赛斯（ANALYSIS）公司可以针对用户的需要特别配置。这个过程就是超声波扫描显微镜反射工作模式的基本过程。

另一种超声显微镜的工作模式叫透射模式。透射扫描时，样品下方要安装另外一只换能器，这只换能器会接收所有完全穿透样品的超声波信号。根据接收的信号就能还原出各种超声波C扫图像。

超声波显微镜在失效分析中的应用

• 晶圆面处分层缺陷
• 锡球、晶圆、或填胶中的开裂
• 晶圆的倾斜
• 各种可能之孔洞（晶圆接合面、锡球、填胶…等）

超声波显微镜的在失效分析中的优势

• 非破坏性、无损检测材料或IC芯片内部结构
• 可分层扫描、多层扫描
• 实施、直观的图像及分析
• 缺陷的测量及缺陷面积和数量统计
• 可显示材料内部的三维图像
• 对人体是没有伤害的
• 可检测各种缺陷（裂纹、分层、夹杂物、附着物、空洞、孔洞等）

超声波扫描显微镜的应用领域

• 半导体电子行业：半导体晶圆片、封装器件、大功率器件IGBT、红外器件、光电传感器件、SMT贴片器件、MEMS等;
• 材料行业：复合材料、镀膜、电镀、注塑、合金、导材料、陶瓷、金属焊接、摩擦界面等；
• 生物医学：活体细胞动态研究、骨骼、血管的研究等.

安赛斯公司提供的超声波扫描显微镜主要有V400-E，V700-E，V1000-E等主流型号，其中在市场上应用*多的型号为V400-E，V-400E超声波扫描显微镜是一款用于质量及工艺控制、科研方面的*无损检测设备，具有高工作效率，比常规机器要快30%以上。采用了*的射频和超声换能器技术，频率可高达550MHz。特别为用户定制简体中文界面语言，使*人员、或产线作业员均可轻松应对各种复杂的超声无损检测工作。

安赛斯V-400E是基于*的产品技术和研究成果为用户量身定制的一套符合行业标准的核心平台，其扫描台采用高速线性马达和磁悬浮技术，可处理样品的尺寸*达400mm×400mm（长x宽），*小能做到：0.2mm×0.2mm。超声频率范围达1MHz~550MHz，换能器频率范围为1-550MHz，系统内建高精度自准直系统。

更多信息，请联系安赛斯（ANALYSIS）工作人员。