超聲波掃描顯微鏡工(gōng)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(gōng)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)，這個(gè)設備直接被通(tōng)稱為(wèi)C-SAM，就(jiù)像X射線透射機(jī)被通(tōng)稱為(wèi)X-Ray一(yī)樣。

超聲波掃描顯微鏡有兩種工(gōng)作模式：基于超聲波脈沖反射和透射模式工(gōng)作的。反射模式是主要的工(gōng)作模式，它的特點是分辨率高(gāo)，對待測樣品厚度的沒有限制。透射模式隻在半導體企業(yè)中用作器(qì)件(jiàn)篩選。

超聲顯微鏡的核心就(jiù)是帶壓電(diàn)陶瓷的微波鏈，壓電(diàn)陶瓷在射頻信号發生(shēng)的激勵下(xià)，産生(shēng)短的聲脈沖，随後這些聲脈沖被聲透鏡聚焦在一(yī)起，超聲波掃描顯微鏡的這個(gè)帶壓電(diàn)陶瓷的部件(jiàn)叫換能(néng)器(qì)，英文是：Transducer。換能(néng)器(qì)既能(néng)把電(diàn)信号轉換成聲波信号，又(yòu)能(néng)把從(cóng)待測樣品反射或透射回來的聲波信号轉換成電(diàn)信号，送回系統進行處理。

換能(néng)器(qì)負責将電(diàn)磁脈沖轉換成聲脈沖，離開(kāi)換能(néng)器(qì)後，聲波被聲透鏡通(tōng)過耦合介質（一(yī)般是去離子水(shuǐ)或*等）聚焦在樣品上(shàng)。耦合介質是為(wèi)了防止超聲波信号快速衰減，因為(wèi)超聲波信号在一(yī)些稀疏介質中傳播是，會(huì)快速衰減。樣品置于耦合介質中，隻要聲波信号在樣品表面或者内部遇到(dào)聲波阻抗介面（如遇到(dào)孔隙、氣泡、裂紋等），就(jiù)會(huì)發生(shēng)反射。

換能(néng)器(qì)接收到(dào)反射信号後，會(huì)将其轉換成電(diàn)脈沖，超聲波信号轉換成電(diàn)脈沖後表征為(wèi)256級灰度值。每隻換能(néng)器(qì)都有其特定的超聲波頻率，凱斯安公司可以針對用戶的需要特别配置。這個(gè)過程就(jiù)是超聲波掃描顯微鏡反射工(gōng)作模式的基本過程。

另一(yī)種超聲顯微鏡的工(gōng)作模式叫透射模式。透射掃描時，樣品下(xià)方要安裝另外一(yī)隻換能(néng)器(qì)，這隻換能(néng)器(qì)會(huì)接收所有*穿透樣品的超聲波信号。根據接收的信号就(jiù)能(néng)還(hái)原出各種超聲波C掃圖像。

超聲波顯微鏡在失效分析中的應用

• 晶圓面處分層缺陷

• 錫球、晶圓、或填膠中的開(kāi)裂

• 晶圓的傾斜

• 各種可能(néng)之孔洞（晶圓接合面、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(duō)層掃描

• 實施、直觀的圖像及分析

• 缺陷的測量及缺陷面積和數量統計

• 可顯示材料内部的三維圖像

• 對人體是沒有傷害的

• 可檢測各種缺陷（裂紋、分層、夾雜(zá)物(wù)、附著(zhe)物(wù)、空洞、孔洞等）

超聲波掃描顯微鏡的應用領域

• 半導體電(diàn)子行業(yè)：半導體晶圓片、封裝器(qì)件(jiàn)、大功率器(qì)件(jiàn)IGBT、紅(hóng)外器(qì)件(jiàn)、光(guāng)電(diàn)傳感器(qì)件(jiàn)、SMT貼片器(qì)件(jiàn)、MEMS等;

• 材料行業(yè)：複合材料、鍍膜、電(diàn)鍍、注塑、合金、超導材料、陶瓷、金屬焊接、摩擦界面等；

生(shēng)物(wù)醫(yī)學：活體細胞動态研究、骨骼、血管的研究等.