超聲波掃描顯微鏡工作原理

超聲波掃描顯微鏡，英文是：Scanning Acoustic Microscope，簡稱SAM，由于它的主要工作模式是C模式，因此也簡稱：C-SAM。現在做失效分析的實驗室裡(lǐ)，這(zhè)個設備直接被(bèi)通稱爲C-SAM，就(jiù)像X射線透射機被(bèi)通稱爲X-Ray一樣(yàng)。

超聲波掃描顯微鏡有兩(liǎng)種(zhǒng)工作模式：基于超聲波脈沖反射和透射模式工作的。反射模式是主要的工作模式，它的特點是分辨率高，對(duì)待測樣(yàng)品厚度的沒(méi)有限制。透射模式隻在半導體企業中用作器件篩選。

超聲顯微鏡的核心就(jiù)是帶壓電陶瓷的微波鏈，壓電陶瓷在射頻信号發(fā)生的激勵下，産生短的聲脈沖，随後(hòu)這(zhè)些聲脈沖被(bèi)聲透鏡聚焦在一起(qǐ)，超聲波掃描顯微鏡的這(zhè)個帶壓電陶瓷的部件叫(jiào)換能(néng)器，英文是：Transducer。換能(néng)器既能(néng)把電信号轉換成(chéng)聲波信号，又能(néng)把從待測樣(yàng)品反射或透射回來的聲波信号轉換成(chéng)電信号，送回系統進(jìn)行處理。

換能(néng)器負責將(jiāng)電磁脈沖轉換成(chéng)聲脈沖，離開(kāi)換能(néng)器後(hòu)，聲波被(bèi)聲透鏡通過(guò)耦合介質（一般是去離子水或*等）聚焦在樣(yàng)品上。耦合介質是爲了防止超聲波信号快速衰減，因爲超聲波信号在一些稀疏介質中傳播是，會(huì)快速衰減。樣(yàng)品置于耦合介質中，隻要聲波信号在樣(yàng)品表面(miàn)或者内部遇到聲波阻抗介面(miàn)（如遇到孔隙、氣泡、裂紋等），就(jiù)會(huì)發(fā)生反射。

換能(néng)器接收到反射信号後(hòu)，會(huì)將(jiāng)其轉換成(chéng)電脈沖，超聲波信号轉換成(chéng)電脈沖後(hòu)表征爲256級灰度值。每隻換能(néng)器都(dōu)有其特定的超聲波頻率，凱斯安公司可以針對(duì)用戶的需要特别配置。這(zhè)個過(guò)程就(jiù)是超聲波掃描顯微鏡反射工作模式的基本過(guò)程。

另一種(zhǒng)超聲顯微鏡的工作模式叫(jiào)透射模式。透射掃描時(shí)，樣(yàng)品下方要安裝另外一隻換能(néng)器，這(zhè)隻換能(néng)器會(huì)接收所有*穿透樣(yàng)品的超聲波信号。根據接收的信号就(jiù)能(néng)還(hái)原出各種(zhǒng)超聲波C掃圖像。

超聲波顯微鏡在失效分析中的應用

• 晶圓面(miàn)處分層缺陷

• 錫球、晶圓、或填膠中的開(kāi)裂

• 晶圓的傾斜

• 各種(zhǒng)可能(néng)之孔洞（晶圓接合面(miàn)、錫球、填膠…等）

超聲波顯微鏡的在失效分析中的優勢

• 非破壞性、無損檢測材料或IC芯片内部結構

• 可分層掃描、多層掃描

• 實施、直觀的圖像及分析

• 缺陷的測量及缺陷面(miàn)積和數量統計

• 可顯示材料内部的三維圖像

• 對(duì)人體是沒(méi)有傷害的

• 可檢測各種(zhǒng)缺陷（裂紋、分層、夾雜物、附著(zhe)物、空洞、孔洞等）

超聲波掃描顯微鏡的應用領域

• 半導體電子行業：半導體晶圓片、封裝器件、大功率器件IGBT、紅外器件、光電傳感器件、SMT貼片器件、MEMS等;

• 材料行業：複合材料、鍍膜、電鍍、注塑、合金、超導材料、陶瓷、金屬焊接、摩擦界面(miàn)等；

生物醫學(xué)：活體細胞動态研究、骨骼、血管的研究等.