超声扫描显微镜的扫描方式有超声A扫描、超声B扫描、超声C扫描、3D扫描、超声T扫描、X断层切片扫描等
超声扫描显微镜(Scanning Acoustic Microscope)简称超声SAM,是用于工业材料的无损检测仪器设备。原理主要是利用超声在不同介质中的声学传播特性,通过超声换能器扫描接收到的超声波幅值、相位等参数,来确定缺陷所在的位置、大小和缺陷类型。超声SAM相较于其他无损检测方式,在检测精度和成像扫描方式占有很大优势,特别是在材料内部分层检测中脱颖而出。随着计算机的快速发展,超声扫描显微镜的信号采集频率和扫描精度都有很大提升。因此,在半导体封装集成电路中,像晶圆Water键合缺陷、大功率电子IGBT,需要使用这种高频超声显微镜设备来检测。
采声超声扫描显微镜
超声扫描显微镜的扫描成像方式可根据扫描路径和成像区域来判断,可分为超声A扫描、超声B扫描、超声C扫描、超声T扫描、X断层切片扫描等。目前,国内超声无损设备厂家北京采声还有一种3D扫描成像模式(三维立体图像)。
(1)A扫描模式:也叫幅度扫描模式,是根据超声波激发后接收的回波幅值。超声换能器对准指定位置发射短波,在遇到不同分界面和缺陷位置时会产生强反射,最后再被超声换能器接收。
A扫描示意图
超声A扫描作用是可以判断样品中是否存在缺陷,根据时间轴判断缺陷在样品中的位置,也可根据缺陷回波幅值的强弱判断缺陷的大小。从采声检测钎焊冷板结果中,可以明显看到超声A扫描图像有缺陷位置产生反射的超声回波信号。
(2)B扫描模式:也叫亮度显示模式,是在A扫描的基础上,沿X轴横向路径进行扫描,并以Z轴垂直的方向扫描得到的图像,图像通过回波幅值的强弱作为辉度调节的值进行显示,得到超声扫描和传播方向所组成的剖面图,相当于一个物体的侧切面。这种B扫描方式,可以通过样品上表面反射回波的图像来确定工件表面的平整度。
B扫描示意图
(3)C扫描模式:也叫恒定深度扫描模式,超声C扫描是超声扫描显微镜使用最广泛的模式,该扫描模式是超声换能器先沿X轴方向扫描,同时向Y轴方向运动一小段距离,在向X轴反方向运动,最终完成整个样品的扫描。
C扫描示意图
水浸超声扫描纤维复合板场景:由左向右,由上至下;反过来,由右向左,由上至下
采声水浸超声C扫描设备,搭配进口软件,可对缺陷进行分类统计,便于用户快速查找有效数据。下图对碳纤维泡沫夹层材料中脱粘缺陷和冲击损伤进行区分,并可选出自定义的缺陷类型进行统计,最终以列表的形式呈现。
(3)X扫描模式:也叫切片断层扫描,这种扫描方式通过超声C扫描的基础上呈现多层次显示,适用于不确定材料的内部结构,可以更高效地了解材料内部信息,此模式需要同时显示多层剖面图像,因此需要计算机内存足够高,同时显示的层数也会受到计算机的制约。采声水浸超声X扫描将碳纤维层压板切分11层,每层缺陷形态各异,可以直观看到缺陷位置存在较深层处。
X扫描示意图
采声3D扫描模式:也叫三维立体成像,这种模式也是由C扫描图像的基础上得来的,可以观察内部缺陷反射状态。
综上所述,水浸超声扫描显微镜SAM支持超声A-Scan、(点波信号检测)B-Scan、(纵切面成像)C-Scan、(横截面成像)T-Scan(透射成像成像)X-Scan(一次多层成像)C+TScan(反射、透射同时成像)3D-Scan(三维立体成像)等丰富的扫描模式。
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