1. 設(shè)備型號(hào)

SONIX ECHO-LS

2. 超聲波掃描顯微鏡原理

超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，若遇到不同密度或彈性系數(shù)的物質(zhì)，會(huì)產(chǎn)生反射回波，而此種反射回波強(qiáng)度會(huì)因材料密度不同而有所差異，掃描聲學(xué)顯微鏡（SAM）利用 此特性來(lái)檢出材料內(nèi)部的缺陷并依所接收的信號(hào)變化將之成圖像，超聲換能器能發(fā)出一定頻率（1MHz~500MHz）的超聲波，經(jīng)過(guò)聲學(xué)透鏡聚焦，由耦合介質(zhì)傳到樣品上。超聲換能器由電子開(kāi)關(guān)控制，使其在發(fā)射方式和接收方式之間交替變換。超聲脈沖透射進(jìn)入樣品內(nèi)部并被樣品內(nèi)的某個(gè)界面反射形成回波，其往返的 時(shí)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(qiáng)度與時(shí)間（或距離）的關(guān)系。通過(guò)控制時(shí)間窗口的時(shí)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(jī)械掃描，通過(guò)改變換能器的水平位置，在平面上以接卸掃描的方式產(chǎn)生一幅反射聲波隨反射平面 分布的圖像。

Sam利用聲波對(duì)于不同介質(zhì)反射或者透射強(qiáng)度的不同來(lái)進(jìn)行測(cè)試。C-sam是c型反射，可以用來(lái)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(qū)域是黑色的說(shuō)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(cè)的那層相交面上是有空洞的。顏色是根據(jù)其特有color map來(lái)判斷，從正波到負(fù)波顏色變化為白色一紅色，可以通過(guò)圖片左側(cè)顏色條看出來(lái)。白色代表遇到從密度小的物質(zhì)進(jìn)入密度很大的物質(zhì)，紅色正好相反，黑色代表遇到空氣或者真空，聲波沒(méi)有反射或者透射過(guò)去，導(dǎo)致接收聲波的探頭沒(méi)有接收到信號(hào)。T-scan就是through scall．是檢測(cè)體內(nèi)，也就是從上表面到下表面所有層面的檢測(cè)。根據(jù)color map，如果發(fā)現(xiàn)黑色區(qū)域就代表包含區(qū)域的垂直體內(nèi)含有空洞。

2.適用樣品

無(wú)損檢測(cè)電子元器件、LED、金屬基板的分層、裂紋等缺陷（裂紋、分層、空洞等）；通過(guò)圖像對(duì)比度判別材料內(nèi)部聲阻抗差異、確定缺陷形狀和尺寸、確定缺陷方位。

3. 性能

頻率范圍：（1～500）MHz

空間分辨率： 0.1μm

掃描面積達(dá)到：0.25～300mm

各種掃描模式：

– 超聲波傳輸時(shí)間測(cè)量（A掃描）

– 縱向截面成像（B掃描）

– X/Y二維成像（C、D、G、X掃描）

– 三維掃描與成像

– T-掃描方式：檢測(cè)透射信號(hào)

4. 服務(wù)項(xiàng)目

參考標(biāo)準(zhǔn)：《IPC/JEDEC J-STD-035 非氣密性封裝元件的聲學(xué)顯微鏡檢查方法》、 《IPC/JEDEC J-STD-020 非密閉式固態(tài)表面安裝組件的濕度/回焊敏感性分類》、《IPC/JEDEC J-STF-020 塑料集成電路SMD的潮濕/回流敏感性分類》。

5. 送樣需知

a）需要液體進(jìn)行超聲波傳輸，可能給樣品帶來(lái)?yè)p害技術(shù)參數(shù)

b）很難檢測(cè)出表面很粗糙或者內(nèi)部有很多氣泡的樣品

6. 分析數(shù)據(jù)注意點(diǎn)

在SAM的圖像中，與背景相比的襯度變化構(gòu)成了重要信息，在有空洞，裂縫，不良粘結(jié)和分層剝離的位置產(chǎn)生高的襯度，因而容易在背景中區(qū)分出來(lái)，襯度的高度 表現(xiàn)為回波脈沖的正負(fù)性，其大小是由組成界面的兩種材料的聲學(xué)阻抗系數(shù)據(jù)頂，回波的極性和強(qiáng)度構(gòu)成一幅能反映界面狀態(tài)缺陷的超聲圖像。

a）C-SAM是的重要技術(shù)手段之一，與X射線分析具有互補(bǔ)性

X-ray只是穿透，可以看到Voids， Crack， Delamination，但不能判斷出缺陷在哪個(gè)層面，C-sam可以。

b）對(duì)平直界面不連續(xù)性缺陷十分靈敏

c）特別適合塑料封裝器件內(nèi)部分層分析，也適合器件、印制電路板上熱沉焊接的分析

d）結(jié)合破壞性手段，可以用于焊點(diǎn)的分析。對(duì)設(shè)備配置和操作員經(jīng)驗(yàn)有一定要求

e）復(fù)雜情況下的超聲分析結(jié)果需要其它技術(shù)手段比對(duì)

7. 應(yīng)用領(lǐng)域及分析案例

非破壞性、無(wú)損傷檢測(cè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可分層掃描、多層掃描，實(shí)施、直觀的圖像及分析，缺陷的測(cè)量及百分比的計(jì)算，可顯示材料內(nèi)部的三維圖像，對(duì)人體是沒(méi)有傷害的，可檢測(cè)各種缺陷（裂紋、分層、夾雜物、附著物、空洞、孔洞、晶界邊界等） 晶元面處脫層，錫球、晶元、或填膠中之裂縫，晶元傾斜，各種可能之孔洞（晶元接合面、錫球、填膠…等）， 覆晶構(gòu)裝之分析。

目前用于電子封裝或組裝分析的主要是C模式的超聲掃描聲學(xué)顯微鏡，它是利用高頻超聲波在材料不連續(xù)界面上反射產(chǎn)生的振幅及位相與極性變化來(lái)成像，其掃描方式是沿著Z軸掃描X-Y平面的信息。因此，掃描聲學(xué)顯微鏡可以用來(lái)檢測(cè)元器件、材料以及PCB與PCBA內(nèi)部的各種缺陷，包括裂紋、分層、夾雜物以及空洞等。如果掃描聲學(xué)的頻率寬度足夠的話，還可以直接檢測(cè)到焊點(diǎn)的內(nèi)部缺陷。典型的掃描聲學(xué)的圖像是以紅色的警示色表示缺陷的存在，由于大量塑料封裝的元器件使用在SMT工藝中，由有鉛轉(zhuǎn)換成無(wú)鉛工藝的過(guò)程中，大量的潮濕回流敏感問(wèn)題產(chǎn)生，即吸濕的塑封器件會(huì)在更高的無(wú)鉛工藝溫度下回流時(shí)出現(xiàn)內(nèi)部或基板分層開(kāi)裂現(xiàn)象，在無(wú)鉛工藝的高溫下普通的PCB也會(huì)常常出現(xiàn)爆板現(xiàn)象。此時(shí)，掃描聲學(xué)顯微鏡就凸現(xiàn)其在多層高密度PCB無(wú)損探傷方面的特別優(yōu)勢(shì)。而一般的明顯的爆板則只需通過(guò)目測(cè)外觀就能檢測(cè)出來(lái)。

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