超聲波掃描顯微鏡（SAM） 發布時間：2014-07-16 14:58:29
一、儀器名稱
超聲波掃描顯微鏡（SONIX ECHO-LS）
二、超聲波掃描顯微鏡原理
超聲波在介質中傳播時，若遇到不同密度或彈性系數的物質，會產生反射回波，而此種反射回波強度會因材料密度不同而有所差異，掃描聲學顯微鏡（SAM）利用 此特性來檢出材料內部的缺陷并依所接收的信號變化將之成圖像，超聲換能器能發出一定頻率（1MHz~500MHz）的超聲波，經過聲學透鏡聚焦，由耦合介質傳到樣品上。超聲換能器由電子開關控制，使其在發射方式和接收方式之間交替變換。超聲脈沖透射進入樣品內部并被樣品內的某個界面反射形成回波，其往返的 時間由界面到換能器的距離決定，回波由示波器顯示，其顯示的波形是樣品不同界面的反射強度與時間（或距離）的關系。通過控制時間窗口的時間，采集某一特定 界面的回波而排除其它回波，超聲換能器在樣品上方以二維方式作機械掃描，通過改變換能器的水平位置，在平面上以接卸掃描的方式產生一幅反射聲波隨反射平面 分布的圖像。
Sam利用聲波對于不同介質反射或者透射強度的不同來進行測試。C-sam是c型反射，可以用來掃描某一層的性狀，其分析如下：一般情況下如果聚焦的2層之間區域是黑色的說明這相交面一直到器件表面某處有空洞；如果是紅色的，就代表在所檢測的那層相交面上是有空洞的。顏色是根據其特有color map來判斷，從正波到負波顏色變化為白色一紅色，可以通過圖片左側顏色條看出來。白色代表遇到從密度小的物質進入密度很大的物質，紅色正好相反，黑色代表遇到空氣或者真空，聲波沒有反射或者透射過去,導致接收聲波的探頭沒有接收到信號。T-scan就是through scall．是檢測體內，也就是從上表面到下表面所有層面的檢測。根據color map，如果發現黑色區域就代表包含區域的垂直體內含有空洞。
三、應用范圍
塑料封裝IC、晶片、PCB、LED
四、依據標準
IPC/JEDEC J-STD-035 ,IPC/JEDEC J-STD-020, MIL-STD 883G, GJB 548B
五、適用樣品
適用于常見的IC電子器件（PLCC,QFP,FQFP），LED燈珠等產品，可無損檢測IC電子器件、LED燈珠的內部分層、裂紋、空洞等缺陷，通過圖像對比度判別材料內部聲阻抗差異、確定缺陷形狀和尺寸、確定缺陷方位。
由于不同產品之間的材料密度不同，因此需要合適的發射頻率才能穿透不同的材料，但每種探頭的發射頻率固定，不同的產品需要采用合適頻率地探頭，才能測出理想的結果。
六、典型案例
1.A-Scan模式
定義：檢測出某一個點的波形并顯示在顯示屏上
優點：最精確的檢測方式
缺點：只能對于一個點進行分析不能對于一個平面分析
案例：測試點1第二個波形為正波，表明該測試點塑封膠與芯片無剝離分層異常，測試點2第二個波形為負波，表明該測試點塑封膠與芯片存在剝離分層異常。
2.B-Scan模式
定義：檢測垂直x方向的二維截面圖
優點：檢測裂紋和空洞
缺點：成像結果不清晰，容易造成誤判。
案例：對異常位置采用B-Scan進行測試，可觀察到異常位置內部存在空洞。
3.C-Scan模式
定義：檢測水平x方向的二維截面圖
優點：最精確的檢測方式
缺點：對樣品要求較為苛刻，樣品表面以及測試界面要平整。
案例一：C-Scan測試結果顯示回流焊后出現色溫漂移的燈珠封裝膠與支架鍍層出現剝離分層，未回流焊的燈珠則無剝離分層異常。
①回流焊后出現色溫漂移的燈珠C-Scan測試圖
備注：紅色代表分層
②未回流焊的燈珠C-Scan測試圖
備注：紅色代表分層
案例二：C-Scan測試結果顯示死燈燈珠封裝膠與支架鍍層剝離，良品燈珠封裝膠與支架鍍層無剝離異常。
①死燈燈珠C-Scan測試圖
備注：紅色代表分層
②良品燈珠C-Scan測試圖
備注：紅色代表分層
4.TAMI模式
定義：可以同時掃描出2-999層C-Scan
優點：不需要聚焦，可以檢測任何細微的界面。
缺點：測試較為繁瑣，需要隨時調整紅色框對應的每個波
案例：TAMI測試結果顯示，送檢mini LED燈珠內部無分層異常。
5. T-scan模式
定義：檢測透射信號
優點：操作簡單，無需聚焦
缺點：①無法對缺陷的尺寸和位置進行測試，只能確定缺陷的存在與否。
②要求探頭頻率需完整穿透測試樣品，并接收到相應信號。
案例：T-Scan模式測試樣品，呈現黑色區域為異常位置。
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