如何解读超声波扫描显微镜测试图像?-初级培训教程(1)

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超声波扫描显微镜,超声波扫描检测仪,超声波扫描显微检测系统

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超声波扫描显微镜，Scanning Acoustic Microscope (SAM)，作为新一代扫描显微镜，具有精度高、非接触、无损等优势，能够精确显示器件内部结构，并定位缺陷类型和位置，广泛用在物料检测（IQC）、失效分析（FA）、可靠性分析、元器件二次筛选、质量控制(QC)、质量保证及可靠性(QA/REL)、研发(RD)等领域。既然超声波扫描显微镜应用这么广泛，那如何解读超声波扫描显微镜测试图像呢？比如，如何看懂超声波扫描显微镜声学测试图像？会不会误判缺陷？要多久才能学会超声波扫描显微镜测试？
读完下面的超声波扫描显微镜测试图像解读教程，你就能初步理解声学测试图像，大约30分钟。如果要深入理解声学显微镜测试图像，或者要反过来，指导测试员再进一步对疑点作声学测试，那么需要约2个月的超声波扫描显微镜实践训练。
超声波扫描显微镜误判的发生，只与机器的性能和测试员的水平有关系。通常来说，一位训练有素的测试员，不会发生误判，因为有多种手段来佐证这个缺陷是否真的存在。
一般1周左右能初步学会超声波扫描显微镜操作与测试；2个月实践下来，就能对超声波扫描显微镜测试有比较深入的理解。实践是唯一的武器！

超声波扫描显微镜照片

通过上面超声波扫描显微镜照片，可以对设备有一个形象的认知了解，下面介绍一下超声波扫描显微镜的技术参数：
声学显微镜型号: CS-500A
最大扫描速度: 2000mm/s
最大扫描范围: 430mmx430mm
最大放大倍率：625
射频带宽：550MHz
超声波换能器频率范围：5MHz-2000MHz
最大分辨率：与材料和换能器频率相关; 一般纵向约是5nm，横向约是5μm
最大的穿透深度：依赖于材料的特性与换能器的频率，硬的材料(如钢、硅等)：能穿透若干个mm；中等硬度材料(如环氧树脂)：能穿透若干个mm；软的材料(如橡胶)：≤1mm

超声波扫描显微镜工作原理-反射模式和透射模式

超声波扫描显微镜的工作原理：
超声波换能器（探头）可以把超声波信号发生器产生的电脉冲信号转换成高频超声波信号，超声波信号通过耦合剂以极低的衰减传播到被测器件。
超声波扫描显微镜反射模式，换能器（探头）接收到从被测器件表面和内部反射回的超声反射信号reflected echo(PULS ECHO MODE)。超声波扫描显微镜透射模式，被测器件下面的透射探头接收到透过整个器件的超声透射信号(THROUGH TRANSMISSION MODE)。
超声波换能器（探头）把超声信号重新转换成电信号，并送到信号接收器。接收到的超声波信号振幅、相位、以及回波时间等信息经过信号处理系统，以一个个带灰度级的像素展现出来，从而形成一幅超声波扫描显微镜测试图像。这幅图中包含了内部的各种结构缺陷信息。

超声波扫描显微镜测试图像-引线框架分层

从超声波扫描显微镜测试图像看到，标记所示位置，存在塑封料与芯片之间的分层（引线框架上也存在分层），这是原始图像。为了更加明显，我们把超声波扫描显微镜测试图像的缺陷位置着上红色，以表示分层缺陷的区域和位置，这就是着色后的声学扫描图像。

超声波扫描显微镜A扫描A-Scan扫描波形图

超声波扫描显微镜A-扫描波形图是声学测试图像最原始的信号，每个测试点都有这样一个A扫描波形图，它最原始地记录着这个测试点从各个界面反射回来的测试信号，并携带着缺陷信息。从超声波扫描显微镜A-scan波形看到，带缺陷的A扫描波形图和不带缺陷的A扫描波形图，最大的不同点是位相有延迟，A扫描波形图分别是正弦波和余弦波。通常情况下，超声波扫描显微镜分层缺陷会导致A扫描波形反相。

通过以上介绍培训，相信大家差不多能读懂超声波扫描显微镜声学测试图像了，当然肯定还会有更进一步的问题，比如，测试各种器件所用的探头(Transducer)都一样的吗？A扫波形图中，红线段、绿线段等表达哪些物理意义？横、纵坐标分别代表什么函义？Die上的裂纹能看出来吗？这些问题肯定还有更多，需要更深入地学习超声波扫描显微镜相关知识。

请期待《超声波扫描显微镜高级培训课程》