超声扫描显微镜都能检测什么？

前言：超声扫描显微镜（简称“SAM”）是一种利用信号波传递进行无损检测的设备。这种超声显微镜设备通过超声换能器（探头）向被检物发射高频信号波，经过两种异质界面传递声阻抗的不同，来判别样品内部是否存在分层、夹杂、裂纹、孔隙等缺陷，最后经过超声采集卡收集信号波、软件处理生成一张二维的超声C扫描图像。

超声扫描显微镜SAM这种无损检测设备适用于航空航天、半导体封装、军工装备、新能源汽车、大型棒材、陶瓷材料、纤维复合材料、有色金属、液冷板等行业领域，接下来我将给大家介绍一下这些行业领域利用此设备都检测出哪些缺陷？

一．航空航天领域——钎焊铝蜂窝板

铝蜂窝板：顾名思义是一种仿蜂窝结构，具备轻质和高强度特性，主要用于航空机翼位置、结构件、舱壁、隔板等位置可以减轻航空器整体重量，提高飞行性能和燃油效率。而铝蜂窝板内部质量除材料影响因素以外，更取决于铝面板与蜂窝芯的钎焊焊缝接头质量，焊料和母材受温度影响，温度的过高过低极易形成焊接不良，如虚焊、未焊合、夹杂、孔隙等，由于内部为蜂窝结构，焊点非常多，内部缺陷很难被发现，利用超声扫描显微镜可以检测出缺陷位置及大小。

钎焊铝蜂窝板超声C扫描图像（左：未焊合 右：孔隙）

二．半导体封装——晶圆

晶圆：是指半导体电路所用的硅晶片，经过研磨，抛光，切片形成的硅晶圆片。晶圆加工时，表面容易留下残留物，一般是由化学机械研磨（CMP）造成的，成弧状或者非连续点状，这种损伤有大有小，通常会影响晶圆电路的连通性，是比较严重的缺陷，利用超声扫描显微镜可检测出晶圆键合缺陷。

硅晶圆键合缺陷超声C扫图像

三．军工装备——陶瓷复合防护装甲

陶瓷防护装甲：具备硬度高，质量轻等优点，被广泛用于防弹衣、军事车辆的防护装备，可以承受子弹反坦克导弹的攻击。常见的一些陶瓷材料有氮化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷等。其中，热压型碳化硅陶瓷防护效果更胜一筹，而且价格相对低廉，然而在采用化学反应工艺来生产时，化学反应生成的金属杂质会留存在陶瓷与金属层间中，严重影响陶瓷的贴合质量。利用超声显微镜声学原理，来检测陶瓷防护装甲内层贴合质量。

陶瓷防护装甲贴合质量超声C扫描图像

四．新能源汽车——曲轴连杆

曲轴连杆:是发动机主要的运动机构，可以不断输出动力，完成能量转换的主要运动零件，在日常汽车行驶过程中，如果你感到发动机的声音突然变大，那可能是内壁衬套贴合不良导致的，因此曲轴连杆在批量出厂前，制造商都会提前利用超声扫描显微镜，进行C模式扫描生成高频超声图像进行判别是否存在缺陷。

康明斯曲轴连杆衬套贴合率

五．不锈钢棒材

棒材是一种简单断面型材，一般是以直条状形态交货，被广泛用于重点工程制造，机场、高速公路、桥梁等，是一种非常重要的钢材。而市场上型钢轧制品种多达万余种，质量也参差不齐，利用水浸超声可以检测内部裂纹延展情况。

棒材裂纹缺陷超声C扫描

六．纤维复合材料——碳纤维层压板

在纤维增强复合材料（CFRP）生产与使用过程中，缺陷类型危害较大的就是孔隙和分层，严重导致材料的使用性能和年限降低。其中，孔隙缺陷主要是在热压固化成型中，树脂存在少量的空气与水分无法排出而形成的，虽然这些缺陷通常是微米级别，但孔隙缺陷数量众多，分布密集，对材料实现拉伸、弯曲、压缩强度的整体性能造成影响。目前国内外大量采用超声扫描显微镜对纤维复合材料内部质量进行超声无损检测。

七．散热循环系统——钎焊液冷板

航空钎焊水冷板散热器，是一种通过冷却液流动进行热传递的元器件，冷却液从板的入口流进，出口流出，以这种形式再走元器件的热量。水冷板的流道常用工艺有：摩擦焊、真空钎焊、埋铜管、钻孔等。在航空飞行器零部件的制造上广泛应用。但是在制造上也会出现问题缺陷，例如：水冷板漏液问题，这是内部焊缝接头位置不良导致的，一旦出现此情况，会给航空飞行器正常行驶带来很大影响，造成维修上的经济损失，严重时可引发重大事故。因此，水冷板质量是否合格也引起了各大生产厂家的重视。

水冷板流道焊接不良超声C扫描