国产超声波扫描显微镜发展与应用

       超声波检测是无损检测领域的一种重要方式。其具备检测精准，探伤效率快，检测范围广泛、对环境、对人体无危害等优点深受人们认可，在金属焊接及内部探伤设备中，超声波检测设备领域约40%  。

       目前；我国超声波探伤设备主要以中低频为主，按频率划分：

       低频便携式无损探伤仪器(10MHZ>)占比约为80%，检测精度（厘米级）；

       中低频超声相控阵（25MHZ>）占比约15%，检测精度（毫米级）；

       高频超声扫描显微镜（50MHZ<）占比约3%，检测精度（微米级）。

       常规低于10MHZ波长都大于100UM，难以检测出更细微的缺陷。高频领域更短的波长，研发技术难度更高，超高频超声波扫描成像设备我国严重依赖国外，为填补这项技术设备领域空白，Hiwave自2008年布局高频超声扫描成像设备技术研发，目前取得一定成果。

       1.超声波：一种高于人耳可分辨频率（大于20KHz）的机械波。

声波频谱图

       2.超声波应用

       是一种高频（20 kHz以上）机械振动波，其在医疗、工业和科学等领域中得到广泛应用。超声波技术可以用于医学成像、工业探伤、清洗、聚合物固化（超声焊接），超声显微成像等方面。

（Hiwave超声扫描显微镜75MHZ探头检测芯片超声图像）

       3.压电效应

       超声波的产生原理基于材料的压电效应，即声波垂直于晶体表面传播时，由于晶体表面的改变，产生电信号。在超声波技术中，压电材料通常用于超声波换能器上来产生超声波。

       4.超声波传播特性

       超声波传播过程遵循折射，反射和衍射原理。超声波从一种介质传播到另一种介质时，在两种介质到分界面处，一部分能量反射原介质内，称为反射波；另一部分能量透过界面在另一种介质内传播，称透射波。在界面上声能（声压、声强）的分布和传播方向变化遵循一定的规律。

（Hiwave-超声扫描显微镜S600 检测SOT系列芯片封装缺陷）

        超声波扫描显微镜：（Scanning Acoustic Microscope)简称SAM或超声波断层扫描成像技术（Scanning Acoustic tomography）简称SAT。

       原理是利用高频超声波在物质内部传播特性为原理结合计算机算法，对材料内部界面进行高精度层析扫描成像检测设备。主要成像模式有反射成像以及对穿成像模式，硬件方面一般包括脉冲发生器、数据采集卡、超声波换能器，精密运控系统、计算机软件算法等。其中超高频(>100MHZ)超声扫描显微镜设备，主要应用于半导体封装，功率电子元器件，材料、以及晶圆键合缺陷检测。

       Hiwave国产自研发—《水浸超声扫描显微镜》

       早在2012年HIWAVE就研发出国内首台标准机型S100超声扫描显微镜标准机型，设备一经推出市场、便在低压电器电接触材料焊接缺陷检测领域收到了广泛的认可和欢迎，和伍联合低压电器相关龙头企业制定了焊接缺陷检测的行业标准。

       后续随着市场行业对高频超声扫描显微镜需求愈发广泛，Hiwave做出了适用于半导体封装缺陷检测的超声扫描显微镜S500机型。适用于材料领域的超声扫描显微镜S300，如检测金刚石复合片、DBC、AMB陶瓷基板结合面缺陷检测。适用于大型工件、水冷板、锂电池、等缺陷检测的S800机型。以下是Hiwave超声扫描显微镜简要性能及检测案例：

Hiwave-S310

       1、 具备A（点扫描）、B（纵向扫描）、C（横向扫描）、多层扫描、Tray-托盘扫描，厚度测量等系列扫描模式。

       2、 具备定量测分析功能，以图像方式直观显示被测件内部缺陷的位置、形状和大小，并进行缺陷的尺寸和面积统计，自动计算缺陷占所测量面积的百分比；具备缺陷尺寸标识；厚度与测距等功能。

       3、 具备图像着色功能，可根据相位翻转自动着色；可根据灰度等级手动着色；可根据厚度变化，自动着色；

       4、 扫描轴采用直线电机和光栅尺，可以获得更高的运动精度，最高分辨率达0.1μm。

       5、 适用于单个器件的快速扫描分析，也可批量放置样品同步进行缺陷识别，快速筛选出不合格品。

       6、 可兼容1~230MHz的超声探头。

       7、 检测软件自主研发，中英文界面，可根据客户需求对功能进行持续升级

案例1:晶圆键合质量缺陷检测

案例2:IGBT模组多层扫描成像

案例3:SOT23系列芯片C扫描/T扫描 双成像

案例4:金刚石复合片缺陷检测及厚度测量

案例5:锂电池电解液浸润性及缺陷检测

案例6:DBC/AMB陶瓷基板结合面空洞检测