C-SAM 超声波扫描
XRAY 与C-SAM区别
wanghui82 发表于: 2009-11-25 17:17 来源: 半导体技术天地
ＸRA料并对包封内部的金属部件成像，因此，它特别适用于评价由流动诱导应力引起的引线变形 在电路测试中，引线断裂的结果是开路，而引线交叉或引线压在芯片焊盘的边缘上或芯片的金属布线上，则表现为短路。X射线分析也评估气泡的产生和位置，塑封料中那些直径大于1毫米的大空洞，很容易探测到. 而小于1毫米的小气泡空洞,分层.就非常难检测到.用X射线检测芯片焊盘的位移较为困难，因为焊盘位移相对于原来的位置来说更多的是倾斜而不是平移，所以，在用X射线分析时必须从侧面穿过较厚的塑封料来检测。检测芯片焊盘位移更好的方法是用剖面法，这已是破坏性分析了。
C－SAM：由于超声波具有不用拆除组件外部封装之非破坏性检测能力，根据其对空气的灵敏度非常强的特性.故C-SAM可以有效的检出IC构装中因水气或热能所造成的破坏如﹕脱层、气孔及裂缝…等。 超声波在行经介质时，若遇到不同密度或弹性系数之物质时，即会产生反射回波。而此种反射回波强度会因材料密度不同而有所差异.C-SAM即最利用此特性来检出材料内部的缺陷并依所接收之讯号变化将之成像。因此，只要被检测的IC上表面或内部芯片构装材料的接口有脱层、气孔、裂缝…等缺陷时，即可由C-SAM影像得知缺陷之相对位置.
山东c-sam超声波显微镜工作原理
山东c-sam超声波显微镜工作原理
C-SAM超声波显微镜是一种非破坏性的检测设备，主要应用于半导体产业、电子器件、航空航天、工业制造等领域，用于检测材料内部的缺陷、异物、裂纹等。
在实际应用中，
C-SAM超声波显微镜具有灵敏度高、分辨率高、无损检测等优点，因此，被广泛应用于各
个领域。
C-SAM超声波显微镜的工作原理是利用超声波在固体材料中的传播规律来检测材料内
部的缺陷。
超声波是一种机械波，其传播速度和反射特性因材料的声学性质而异。
当超声
波传播到材料的表面时，会被部分反射回来，当遇到材料内部的缺陷时，超声波将穿过缺
陷并产生相应的反射信号。
C-SAM超声波显微镜通过检测这些反射信号并对其进行分析，可以获得材料内部缺陷的信息。
C-SAM超声波显微镜主要包括超声发射器、超声接收器、控制器和图像处理软件等组
成部分。
超声发射器主要用于产生超声波信号，它将电能转换成机械波能量，使超声波信
号以一定频率和幅度在材料中传播。
超声接收器主要用于接收从材料中反射回来的超声波
信号，并将其转换为电能信号。
控制器主要用于控制发射器和接收器的工作状态，并将接
收到的信号传输到计算机中进行处理。
图像处理软件主要用于对信号进行处理和分析，并
将检测结果显示出来。
总之，C-SAM超声波显微镜是一种高精度、高可靠性的非破坏性检测设备，在材料检
测和质量控制方面具有广泛的应用前景。
其工作原理简单明了，通过利用超声波在固体材
料中的传播规律来检测材料内部的缺陷，具有灵敏度高、分辨率高、无损检测等优点，是
现代工业生产过程中不可或缺的一部分。
声学扫描显微镜
扫描声学显微镜
声学扫描显微镜(SAM)是一种多功能、 高分辨率的显微成像仪器，兼具电子 显微术高分辨率和声学显微术非破坏 性内部成像的特点, 被广泛的应用在 ○ 物料检测（IQC）、失效分析（FA）、 质量控制(QC)、质量保证及可靠性 (QA/REL)、研发(R&D)等领域，可以检 测材料内部的晶格结构、杂质颗粒、 内部裂纹、分层缺陷、空洞、气泡、 空隙等，为司法鉴定提供客观公正的 微观依据。
扫描声学显微镜
组员：应物三班 宋 飞326 刘 健303 刘丹跃305
1、显微镜种类介绍 2、扫描声学显微镜的原理 3、扫描声学显微镜的性能及在材料科学中的应用
2
显微镜有很多种类，大致有：
透射电子显微镜(TEM) 扫描电子显微镜(SEM) 场离子显微镜(FIM) 高压电子显微镜(HVEM) 分析电子显微镜(AEM) 场发射电子显微镜(FEEM) 声学显微镜(AM) 扫描隧道显微镜(STM)
原子力显微镜(AFM)
超高压电子显微镜
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主要用途： 观测材料、矿物、生物样品、器件透射 电子显微象及电子衍射图，对样品微观组织、结构、 缺陷等定性、定量分析。 可对样品在加热、拉伸、 电子辐照等条件下微观组织的变化过程进行动态观测。 仪器类别： 03040701 /仪器仪表 /光学仪器 /电子光 学及离子光学仪器 /透射式电子显微镜 指标信息： 加速电压：1000kV 放大倍数：150倍～ 30万倍晶格分辨率：0.27nm 选区衍射相机长：2～ 6m 试样可加热温度：1000℃ 附件信息： 加热台（室温-1000℃），拉伸台加伸台 （室温-1000℃），动态过程摄象录象系统。双倾台 （±45° 该仪器是我国最大型的透射电子显微镜，它主要用于 各种材料的微结构分析，组织特征和相鉴定，缺陷研 究等。与普通电子显微镜相比较，它可以进行微观过 程的动态实验观察、辐照效应研究、厚试样和粗大析 出物的观察分析以及半导体微器件结构研究。同时， 本实验室样品制备、数据结果处理等附属设备齐全， 为科研实验创造了良好条件。
SMT焊点质量检测方法
SMT焊点质量检测方法热循环为确保电子产品德量稳固性和可靠性，或对失效产品进行剖析诊断，一般需进行必要的焊点质量检测。
SM T中焊点质量检测办法很多，应当依据不同元器件、不同检测项目等选择不同的检测方法。
1 焊点质量检测方式焊点质量常用检测方法有非破坏性、破坏性和环境检测3种，见表1所示。
1.1 目视检测目视检测是最常用的一种非破坏检测方法，可用万能投影仪或10倍放大镜进行检测。
检测速度和精度与检测职员才能有关，评价可依照以下基准进行：⑴润湿状况钎料完整笼罩焊盘及引线的钎焊部位，接触角最好小于20°，通常以小于3 0°为标准，最大不超过60°。
⑵焊点外观钎料流动性好，表面完全且平滑光明，无针孔、砂粒、裂纹、桥连和拉尖等渺小缺点。
⑶钎料量钎焊引线时，钎料轮廓薄且引线轮廓显明可见。
1.2 电气检测电气检测是产品在加载条件下通电，以检测是否满足所请求的规范。
它能有效地查出目视检测所不能发明的微小裂纹和桥连等。
检测时可应用各种电气丈量仪，检测导通不良及在钎焊进程中引起的元器件热破坏。
前者是由渺小裂纹、极细丝的锡蚀和松香粘附等引起，后者是由于过热使元器件失效或助焊剂分解气体引起元器件的腐化和变质等。
1.3 X-ray 检测X-ray检测是应用X射线可穿透物资并在物质中有衰减的特征来发明缺陷，主要检测焊点内部缺陷，如BGA、CSP和FC焊点等。
目前X射线装备的X光束斑一般在1-5μm范畴内，不能用来检测亚微米规模内的焊点微小开裂。
1.4 超声波检测超声波检测利用超声波束能透进金属材料的深处，由一截面进入另一截面时，在界面边沿发生反射的特色来检测焊点的缺陷。
来自焊点表面的超声波进入金属内部，碰到缺陷及焊点底部时就会发生反射现象，将反射波束收集到荧光屏上形成脉冲波形，根据波形的特色来断定缺陷的位置、大小和性质。
超声波检验具有敏锐度高、操作便利、检验速度快、本钱低、对人体无害等长处，但是对缺陷进行定性和定量判定尚存在艰苦。
芯片分析方法汇总
芯片分析方法汇总1.OM 显微镜观测，外观分析2.C-SAM（超声波扫描显微镜）（1）材料内部的晶格结构，杂质颗粒，夹杂物，沉淀物，（2）内部裂纹。
（3）分层缺陷。
（4）空洞，气泡，空隙等。
3. X－Ray 检测IC封装中的各种缺陷如层剥离、爆裂、空洞以及打线的完整性，PCB制程中可能存在的缺陷如对齐不良或桥接，开路、短路或不正常连接的缺陷，封装中的锡球完整性。
（这几种是芯片发生失效后首先使用的非破坏性分析手段）4.SEM扫描电镜/EDX能量弥散X光仪（材料结构分析/缺陷观察，元素组成常规微区分析，精确测量元器件尺寸）5.取die，开封使用激光开封机和自动酸开封机将被检样品(不适用于陶瓷和金属封装)的封装外壳部分去除，使被检样品内部结构暴露。
6. EMMI微光显微镜/OBIRCH镭射光束诱发阻抗值变化测试/LC 液晶热点侦测（这三者属于常用漏电流路径分析手段，寻找发热点，LC要借助探针台，示波器）7.切割制样:使用切割制样模块将小样品进行固定，以方便后续实验进行8.去层:使用等离子刻蚀机(RIE)去除芯片内部的钝化层，使被检样品下层金属暴露，如需去除金属层观察下层结构，可利用研磨机进行研磨去层。
9. FIB做一些电路修改，切点观察10. Probe Station 探针台/Probing Test 探针测试。
11. ESD/Latch-up静电放电/闩锁效用测试（有些客户是在芯片流入客户端之前就进行这两项可靠度测试，有些客户是失效发生后才想到要筛取良片送验）这些已经提到了多数常用手段。
除了常用手段之外还有其他一些失效分析手段，原子力显微镜AFM ，二次离子质谱 SIMS，飞行时间质谱TOF － SIMS ，透射电镜TEM ，场发射电镜，场发射扫描俄歇探针， X 光电子能谱XPS ，L-I-V测试系统，能量损失 X 光微区分析系统等很多手段，不过这些项目不是很常用。
芯片分析分析步骤：1.一般先做外观检查，看看有没有crack，burnt mark 什么的，拍照；2.非破坏性分析：主要是xray--看内部结构，超声波扫描显微镜（C-SAM）--看有没delaminaTIon，等等；3.电测：主要工具，IV，万用表，示波器，sony tek370b；4.破坏性分析：机械decap，化学 decap 芯片开封机。
超声c扫描成像机理与算法
超声c扫描成像机理与算法
超声C扫描成像机理与算法是基于超声波的成像技术。
它的
基本原理是通过将超声波传入人体或物体内部，利用超声波在不同组织之间的传播速度和反射特性不同，来生成图像。
具体来说，超声C扫描成像是通过超声探头发射出的超声波
在体内不同组织间的传播和反射产生的声波信号进行分析和处理，以得到体内组织的映像。
整个成像过程可以分为发射、接收和显示三个步骤。
发射阶段：超声探头会发射出一束高频（通常在1-10 MHz范
围内）的超声波，该超声波会在人体或物体内部传播。
接收阶段：超声波在传播过程中会与不同组织的界面发生反射、散射和折射。
探头上的接收器会接收返回的超声信号，并将其转换为电信号。
信号处理与算法：接收到的电信号会被送入超声设备中的处理器，利用不同的信号处理算法来提取和分析声波信号。
传统的
C扫描成像算法主要采用时域信号处理方法，如滤波、增益控制、补偿等，以及一些图像处理算法，如灰度变换和伪彩色显示等。
近年来，还出现了基于频域和时频分析的算法，进一步提高了成像质量和对组织结构的分辨能力。
显示阶段：处理后的信号会通过调节灰度和对比度等参数进行图像重建，最终在显示器上呈现出人体或物体内部的映像。
同时，还可以通过旋转或移动超声探头来获取多个切面的图像，
以获得更全面的信息。
总的来说，超声C扫描成像机理与算法是通过分析声波在人体或物体内部的传播和反射特性，利用信号处理算法将接收到的信号转化为图像，并通过图像显示来呈现出内部组织结构的一种成像技术。
C-SAM 超声波扫描
科视达
德国KSI科学仪器公司 超声波显微镜在世界上的领先地位
一，1990年，世界上第一个做出频率超过GHz的超声波扫描显微镜，到目前为 止，其他同类仪器公司只能做到200MHz 左右； 二，1991年，世界上第一个在超声波显微镜中做出GHz V(z), V(f)定量测量系统； 三，1996年，推出世界上第一台数字超声波显微镜； 四，1998年，世界上第一个做出带有球面透镜的超声波换能器； 五，2002年，世界上第一个在超声波显微镜上实现材料阻抗测量； 六，2004年，世界上第一个在超声波显微镜扫描控制平台中采用空气垫悬浮线性 马达驱动的超高精度X-Y扫描系统； 七，2004年，世界上第一个实现超声波显微镜自动对焦系统，并受到专利保护； 八，2004年，世界上第一个实现多探头同时扫描大件样品的超声波显微镜系统， 并受到专利保护。
设置不同的时间门限（红线）可获 取所感兴趣部分的反射波
科视达
B-Scan B-扫描
• Cross section through the sample
超声波c扫描原理
超声波c扫描原理
超声波C扫描技术是一种将超声检测与微机控制和微机进行数据采集、存贮、处理、图像显示集合在一起的技术。
C扫描成像时，探头需要作二维运动，为了采集从样品中某一深度回来的超声信号，在电路上需要一个较窄的电子阀门，改变阀门的延迟时间，就能探测到物体不同深度的横截面图像。
超声波C扫描技术利用超声探伤原理提取垂直于声束指定截面（即横向截面像）的回波信息而形成二维图像。
其原理简单，可获取不同截面的信息，因此应用广泛，但由于扫描时一般采用逐点逐行扫描，故成像效率较低。
以上内容仅供参考，建议查阅专业书籍或文献以获取更全面和准确的信息。
超声波扫描显微镜工作原理
超声波扫描显微镜工作原理超声波扫描显微镜，英文是：Scanning Acoustic Microscope，简称SAM，由于它的主要工作模式是C模式，因此也简称：C-SAM。
现在做失效分析的实验室里，这个设备直接被通称为C-SAM，就像X射线透射机被通称为X-Ray一样。
超声波扫描显微镜有两种工作模式：基于超声波脉冲反射和透射模式工作的。
反射模式是主要的工作模式，它的特点是分辨率高，对待测样品厚度的没有限制。
透射模式只在半导体企业中用作器件筛选。
超声显微镜的核心就是带压电陶瓷的微波链，压电陶瓷在射频信号发生的激励下，产生短的声脉冲，随后这些声脉冲被声透镜聚焦在一起，超声波扫描显微镜的这个带压电陶瓷的部件叫换能器，英文是：Transducer。
换能器既能把电信号转换成声波信号，又能把从待测样品反射或透射回来的声波信号转换成电信号，送回系统进行处理。
换能器负责将电磁脉冲转换成声脉冲，离开换能器后，声波被声透镜通过耦合介质（一般是去离子水或无水酒精等）聚焦在样品上。
耦合介质是为了防止超声波信号快速衰减，因为超声波信号在一些稀疏介质中传播是，会快速衰减。
样品置于耦合介质中，只要声波信号在样品表面或者内部遇到声波阻抗介面（如遇到孔隙、气泡、裂纹等），就会发生反射。
换能器接收到反射信号后，会将其转换成电脉冲，超声波信号转换成电脉冲后表征为256级灰度值。
每只换能器都有其特定的超声波频率，凯斯安公司可以针对用户的需要特别配置。
这个过程就是超声波扫描显微镜反射工作模式的基本过程。
另一种超声显微镜的工作模式叫透射模式。
透射扫描时，样品下方要安装另外一只换能器，这只换能器会接收所有完全穿透样品的超声波信号。
根据接收的信号就能还原出各种超声波C扫图像。
超声波显微镜在失效分析中的应用•晶圆面处分层缺陷•锡球、晶圆、或填胶中的开裂•晶圆的倾斜•各种可能之孔洞（晶圆接合面、锡球、填胶…等）超声波显微镜的在失效分析中的优势•非破坏性、无损检测材料或IC芯片内部结构•可分层扫描、多层扫描•实施、直观的图像及分析•缺陷的测量及缺陷面积和数量统计•可显示材料内部的三维图像•对人体是没有伤害的•可检测各种缺陷（裂纹、分层、夹杂物、附着物、空洞、孔洞等）超声波扫描显微镜的应用领域•半导体电子行业：半导体晶圆片、封装器件、大功率器件IGBT、红外器件、光电传感器件、SMT贴片器件、MEMS等;•材料行业：复合材料、镀膜、电镀、注塑、合金、超导材料、陶瓷、金属焊接、摩擦界面等；•生物医学：活体细胞动态研究、骨骼、血管的研究等.。
常用失效分析方法整理
常⽤失效分析⽅法整理常⽤失效分析⽅法整理 C-SAM（超声波扫描显微镜)，⽆损检测:sonix１.材料内部的晶格结构，杂质颗粒．夹杂物．沉淀物．2. 内部裂纹. 3.分层缺陷.4.空洞,⽓泡,空隙等. X－Ray⽆损检测:德国依科视朗服务介绍：X-Ray是利⽤阴极射线管产⽣⾼能量电⼦与⾦属靶撞击，在撞击过程中，因电⼦突然减速，其损失的动能会以X-Ray形式放出。
⽽对于样品⽆法以外观⽅式观测的位置，利⽤X-Ray 穿透不同密度物质后其光强度的变化，产⽣的对⽐效果可形成影像，即可显⽰出待测物的内部结构，进⽽可在不破坏待测物的情况下观察待测物内部有问题的区域。
服务范围：产品研发，样品试制，失效分析，过程监控和⼤批量产品观测服务内容：1.观测DIP、SOP、QFP、QFN、BGA、Flipchip等不同封装的半导体、电阻、电容等电⼦元器件以及⼩型PCB印刷电路板2.观测器件内部芯⽚⼤⼩、数量、叠die、绑线情况3.观测芯⽚crack、点胶不均、断线、搭线、内部⽓泡等封装缺陷，以及焊锡球冷焊、虚焊等焊接缺陷显微镜分析OM ⽆损检测:蔡司⾦相显微镜OM服务介绍：可⽤来进⾏器件外观及失效部位的表⾯形状，尺⼨，结构，缺陷等观察。
⾦相显微镜系统是将传统的光学显微镜与计算机（数码相机）通过光电转换有机的结合在⼀起，不仅可以在⽬镜上作显微观察，还能在计算机（数码相机）显⽰屏幕上观察实时动态图像，电脑型⾦相显微镜并能将所需要的图⽚进⾏编辑、保存和打印。
服务范围：可供研究单位、冶⾦、机械制造⼯⼚以及⾼等⼯业院校进⾏⾦属学与热处理、⾦属物理学、炼钢与铸造过程等⾦相试验研究之⽤服务内容：1.样品外观、形貌检测2.制备样⽚的⾦相显微分析3.各种缺陷的查找体视显微镜OM ⽆损检测:蔡司服务介绍：体视显微镜，亦称实体显微镜或解剖镜。
是⼀种具有正像⽴体感的⽬视仪器，从不同⾓度观察物体，使双眼引起⽴体感觉的双⽬显微镜。
对观察体⽆需加⼯制作，直接放⼊镜头下配合照明即可观察，成像是直⽴的，便于操作和解剖。
超声波扫描简介及案例分析
粗糙表面
气泡
声阻抗Acoustic Impedance
声阻抗决定在两种物质的界面处超声波能量反射 和穿透的多少
超声波检测的原理
Ultrasonics Pulse Generator
Pulse Receiver
Trigger System
Motor Driver
Transducer
Mechanical Scan Controller
13~16
10~15 6~9
适宜封裝
All package BGA/SOP/QFP/QFN
/SOT… BGA/SOP/QFP/QFN
/SOT… BGA/SOP/QFP/QFN
/SOT… Flip chip
适宜扫描模 式
T-Scan
C-Scan / T-Scan
C-Scan
可以检测到的缺陷
1. Delamination（离层） 2. Package Crack（塑封体裂缝） 3. Die Crack（硅片裂缝） 4. Void（空洞） 5. Tilt（硅片倾斜） 6. Foreign Materials （外来杂质）
PKG Surface
Die Surface
Die Bottom
PKG Surface Die Surface
Die Bottom
2）B-scan：检测垂直x方向的二维截面图
3）C-scan：检测水平x方向的二维截面图
4） TAMI ：可以同时扫描出2-999层C-扫描方式
EMC
Silicon Chip D/A Epoxy
S.A.M. 的结构
A-Scan B-Scan C-Scan T-Scan
Computer
半导体失效分析 _C-SAM 扫描声学显微镜工作原理介绍
半导体失效分析工具介绍-C- 模式扫描声学显微镜工作原理集成电路（IC）封装的可靠性在很多方面取决于其机械完整性。
由不良的粘合，空隙，微裂纹或分层引起的结构缺陷的影响在电气性能特征中可能并不明显，但可能导致过早失效。
C模式扫描声学显微镜（C-SAM） (C-Mode Scanning Acoustic Microscopy ) 是用于IC封装非破坏性故障分析的出色工具。
它对界面异常（例如不良的粘合，分层）表现出良好的敏感性。
空隙，裂缝和异物夹杂物。
使用C-SAM的非破坏性超声波测试方法是一种常见的检测方法，用于检测半导体中的分层或裂纹故障，结果可靠且相对准确。
C模式扫描声学显微镜（C-SAM）的原理：声学成像利用横向声波的高频束（1-50 MHz）与测试样品之间的相互作用来定位不同声阻抗的区域。
声波在不同声阻抗的界面处反射，并在穿过样本材料时衰减。
几乎完全反射发生在声阻抗差较大的界面上，例如金属与空气之间的界面。
在声阻抗不变的界面上不会发生反射。
通过分析透射或反射的声束，可以定位地下缺陷。
三种模式用于显示脉冲回波信息。
在A模式下，不对换能器进行x-y扫描，并且从某个点生成声音信息。
在B模式下，换能器沿一条线扫描。
生成二维图像，其中一个轴是换能器的x位置，另一个轴是反射脉冲的飞行时间。
反射脉冲的幅度被映射为飞行时间轴上的强度。
在B模式下创建的图像类似于样本的横截面。
在C模式下，换能器以光栅方式移动。
生成二维图像，其中图像中的x-y位置对应于换能器的x-y位置。
图像上给定x-y位置的强度与给定飞行时间上反射信号的幅度成比例。
使用该时间窗口，可以在样品中特定深度的缺陷范围内生成C模式图像。
用于微电子故障分析的声学成像包括三种利用超声成像技术的技术。
三种声学显微镜技术分别是扫描激光声学显微镜（SLAM），扫描声学显微镜（SAM）和C模式扫描声学显微镜（C-SAM）。
所有这三种技术都是非破坏性的。
扫描激光声显微镜（SLAM）是一种透射显微镜系统，它使用换能器产生超声波，并使用激光束检测透射波。
超声波扫描显微镜sonscan
Transmitted wave (穿透波)
Transmission Coefficient (T) (穿透系数T)
R Z2 Z1 Z2 Z1
Z1 1
MZ a2terial 2
Material 1 Material 2 R (%)
T (%)
T 2Z2 Z2 Z1
Plastic Air
-100
SKLMS 机械制造系统工程国家重点实验室
2、超声波扫描微成像工作原理
STATE KEY LABORATORY FOR MANUFACTURING SYSTEMS ENGINEERING
SKLMS 机械制造系统工程国家重点实验室
Determining Echo Polarity (确定回声正负极性)
• The pressures generated at the focal spot are in the micro Joule range and are not harmful to even moderately delicate samples.
• The pulse in the acoustic microscope has very low energy in comparison.
1. 超声波基础知识 2.超声波扫描微成像工作原理 3. 超声检测设备的参数和软件介绍 4. 超声波成像应用举例 5.超声波检测和X射线检测
STATE KEY LABORATORY FOR MANUFACTURING SYSTEMS ENGINEERING
SKLMS 机械制造系统工程国家重点实验室
Frequency, Resolution and Penetration (频率、分辨率和穿透力)
超声波扫描工作原理
超声波扫描显微镜工作原理超声波扫描显微镜，英文是：Scanning Acoustic Microscope，简称SAM，由于它的主要工作模式是C模式，因此也简称：C-SAM。
现在做失效分析的实验室里，这个设备直接被通称为C-SAM，就像X射线透射机被通称为X-Ray一样。
超声波扫描显微镜有两种工作模式：基于超声波脉冲反射和透射模式工作的。
反射模式是主要的工作模式，它的特点是分辨率高，对待测样品厚度的没有限制。
透射模式只在半导体企业中用作器件筛选。
超声显微镜的核心就是带压电陶瓷的微波链，压电陶瓷在射频信号发生的激励下，产生短的声脉冲，随后这些声脉冲被声透镜聚焦在一起，超声波扫描显微镜的这个带压电陶瓷的部件叫换能器，英文是：Transducer。
换能器既能把电信号转换成声波信号，又能把从待测样品反射或透射回来的声波信号转换成电信号，送回系统进行处理。
换能器负责将电磁脉冲转换成声脉冲，离开换能器后，声波被声透镜通过耦合介质（一般是去离子水或无水酒精等）聚焦在样品上。
耦合介质是为了防止超声波信号快速衰减，因为超声波信号在一些稀疏介质中传播是，会快速衰减。
样品置于耦合介质中，只要声波信号在样品表面或者内部遇到声波阻抗介面（如遇到孔隙、气泡、裂纹等），就会发生反射。
换能器接收到反射信号后，会将其转换成电脉冲，超声波信号转换成电脉冲后表征为256级灰度值。
每只换能器都有其特定的超声波频率，凯斯安公司可以针对用户的需要特别配置。
这个过程就是超声波扫描显微镜反射工作模式的基本过程。
另一种超声显微镜的工作模式叫透射模式。
透射扫描时，样品下方要安装另外一只换能器，这只换能器会接收所有完全穿透样品的超声波信号。
根据接收的信号就能还原出各种超声波C扫图像。
超声波显微镜在失效分析中的应用•晶圆面处分层缺陷•锡球、晶圆、或填胶中的开裂•晶圆的倾斜•各种可能之孔洞（晶圆接合面、锡球、填胶…等）超声波显微镜的在失效分析中的优势•非破坏性、无损检测材料或IC芯片内部结构•可分层扫描、多层扫描•实施、直观的图像及分析•缺陷的测量及缺陷面积和数量统计•可显示材料内部的三维图像•对人体是没有伤害的•可检测各种缺陷（裂纹、分层、夹杂物、附着物、空洞、孔洞等）超声波扫描显微镜的应用领域•半导体电子行业：半导体晶圆片、封装器件、大功率器件IGBT、红外器件、光电传感器件、SMT贴片器件、MEMS等;•材料行业：复合材料、镀膜、电镀、注塑、合金、超导材料、陶瓷、金属焊接、摩擦界面等；•生物医学：活体细胞动态研究、骨骼、血管的研究等.。
c-sam原理
C-SAM（C-mode Scanning Acoustic Microscopy）是一种利用超声波进行显微成像的技术。
它通过扫描样品表面并发送超声波脉冲，然后接收反射回来的超声波信号来获取样品的内部结构和性质。
C-SAM的原理基于声波在不同材料中传播速度的差异。
当超声波脉冲通过样品时，它会在不同材料的界面上发生反射、折射和散射。
这些声波信号会被接收器捕捉到，并转换成电信号。
C-SAM系统中的传感器通常是一个压电晶体，它可以将接收到的超声波信号转换成电信号。
这些电信号经过放大和处理后，可以被转换成图像。
C-SAM技术可以用于检测材料的内部缺陷、界面结构、材料的密度和弹性等性质。
它在电子元器件、半导体芯片、焊接接头、陶瓷材料等领域有广泛的应用。
CSAM超声波扫描
德国KSI科学仪器公司 超声波显微镜在世界上的领先地位
一，1990年，世界上第一个做出频率超过GHz的超声波扫描显微镜，到目前为 止，其他同类仪器公司只能做到200MHz 左右；
二，1991年，世界上第一个在超声波显微镜中做出GHz V(z), V(f)定量测量系统； 三，1996年，推出世界上第一台数字超声波显微镜； 四，1998年，世界上第一个做出带有球面透镜的超声波换能器； 五，2002年，世界上第一个在超声波显微镜上实现材料阻抗测量； 六，2004年，世界上第一个在超声波显微镜扫描控制平台中采用空气垫悬浮线性
马达驱动的超高精度X-Y扫描系统； 七，2004年，世界上第一个实现超声波显微镜自动对焦系统，并受到专利保护； 八，2004年，世界上第一个实现多探头同时扫描大件样品的超声波显微镜系统，
并受到专利保护。
科视达
Detection and Application of SAM
超声波显微镜主要用途
Grain boundary structures, Textures 材料的晶格结构
由于阻抗的差别，超声波将会在样 品内部的表面、底部、缺陷、断层 界面上产生反射波
In only a short time, we have established strong links with numerous large multinational companies. KSI is the only company, manufactoring and developing scanning acoustic microscopes up to 2000 MHz (2 GHz ) world-wide.
Since 1994, KSI has established business in more than 20 countries. The product lines are high frequency 2000 MHz SAM systems, NDT routine microscopes and high speed automated ultrasonic systems.
超声c扫描标准
超声c扫描标准超声C扫描是一种常见的医学影像技术，在临床诊断中广泛应用。
它可以通过高频声波的反射来生成人体内部的图像，以帮助医生更好地诊断疾病。
超声C扫描具有安全、无创、无辐射等优点，因此被广泛使用。
本文将介绍超声C扫描的标准及其应用。
超声C扫描的标准主要包括以下几个方面：1.设备标准：超声C扫描设备应该符合国家相关技术标准，具有必要的安全性能和技术要求。
设备应该具有良好的图像分辨率、灵敏度和特异性，以确保诊断的准确性。
此外，设备的性能指标应该经过严格的质量控制测试和校准。
2.检查过程：超声C扫描过程应该包括以下几个步骤：病人准备、扫描部位选择、图像采集和评估。
病人准备包括了解病人的病史、进行必要的体格检查和询问症状。
扫描部位的选择应该根据医生的临床需要，确保目标结构完整可视。
图像采集过程中，应根据病人的体位、气囊充气和声波探头的运动等因素进行调整，以获得清晰的图像。
最后，医生应根据图像进行评估，分析病变的性质和确定诊断。
3.图像质量标准：超声C扫描图像的质量应该满足一定的标准，以确保图像的清晰度和可读性。
合格的超声C扫描图像应该具备以下特征：边缘清晰、结构独立、无伪像、无明显的噪声和杂乱信号。
此外，图像应该能够准确反映病变的形态、大小和位置，以支持医生的诊断。
超声C扫描在临床上有广泛的应用，涵盖了多个医学专业领域。
以下是一些应用的例子：1.腹部超声C扫描：该扫描用于检查腹部内脏器官，如肝脏、胰腺、胆囊和肾脏等。
它可以帮助医生发现肿瘤、囊肿、结石等疾病，以及评估脏器的大小、形态和血流情况。
2.心脏超声C扫描：也称为心脏超声心动图，用于评估心脏的形态、结构和功能。
它可以帮助医生检测心脏瓣膜病变、心脏肌肉病变和心脏腔的扩张等疾病。
3.妇科超声C扫描：用于检查妇科疾病，如子宫、卵巢和输卵管等。
它可以帮助医生排除子宫肌瘤、卵巢肿瘤和宫外孕等疾病，以及评估妇科器官的形态和性质。
4.乳腺超声C扫描：用于乳腺疾病的早期筛查和评估。
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1. Lower resolution 低分辨率 2. Longer focal lengths 焦距长 3. Greater penetration 穿透深度高
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Special Parameter of Acoustic microscope (Steel)
超声波扫描显微镜的性能参数（相对于特定样品-钢）
Cracks 裂纹
Delamination, adhesion Artefact 分层缺陷、附着 物以及其他人为夹杂物
Particles,inclusions, Precipitations 杂质颗 粒、夹杂物、沉淀物等
Voids,bubbles, Holes 空洞、气 泡、空隙等
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● 超声波扫描显微镜SAM与X-RAY的区别?
在同一实验室内，SAM与X-ray是相互补充的方法手段。它们主要的区别在于 展现样品的特性不同。X-ray能观察样品的内部，主要是基于材料密度的差异。密 集的金属材料比陶瓷和塑料等材料对于X射线有较大的不透过性和较小的穿透深 度。X-ray对于分层的空气不是非常的敏感，裂纹和虚焊是不能被观察到的，除非 材料有足够的物理上的分离。X-ray射线成像操作采用的是穿透模式，得到整个样 品厚度的一个合成图像。在较长的检查期间内，如果半导体设备放置在离X-ray射 线源比较近的地方可能会产生损坏或随机的电子错误。
Scanning Acoustic Microscopy
超声波扫描显微镜
present by Dr. Ing. Klaus Krämer
科视达
introduction
Krämer Scientific Instruments GmbH in Germany is a privately held company headquartered in Herborn, Germany. The company was established in January 1990 as a specialised firm involved in providing support and developments for high technology, high frequency Scanning Acoustic Microscopy (SAM). The company´s direction has been primarily aimed at Research, Non-destructive Testing and the Process Control Industry.
马达驱动的超高精度X-Y扫描系统； 七，2004年，世界上第一个实现超声波显微镜自动对焦系统，并受到专利保护； 八，2004年，世界上第一个实现多探头同时扫描大件样品的超声波显微镜系统，
并受到专利保护。
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Detection and Application of SAM
超声波显微镜主要用途
Grain boundary structures, Textures 材料的晶格结构
Comparison between SAM vs. X-ray 超声波扫描显微镜和X-光机的比较
X-光机检查
可以清晰地看见芯 片边缘的Pad, 但无 法鉴别芯片中间粘 接处的缺陷。
超声波显微镜
(C-SAM)检查
可以非常清楚地看 到芯片中间粘接处 的分层缺陷 。
样品特点:手机LCD液 晶屏下的一块芯片采用 粘胶的工艺贴到FPC上
Frequency [MHz] 频率 10 30 50 80 100 150 200 300 400 500 800 1000 2000
Theoretical Resolution [µm]
理论分辨率 150 50 30 19 15 10 7.5 5 4 3 2 1.5 0.75
Using the new developed Zscan-Mode all A-scan data will be stored in a file. The file size might be up to 2 GByte. The scanning time is equal to a normal C-scan. This new mode allows all individual gate settings, like A,-C,-B-scan, slice and 3 D scan (including amplitude and time of flight datas) afterwards, thus the sample can be „cut“ in individual layers. All datas are stored for further investigations in one file.
类似于X-扫描，但每一门限均可选择不 同的参数，比如信号增益和过滤
• D-Scan D-扫描
Diagonal Scan through the sample
通过样品对角线的斜扫描
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Z-Scan Z-扫描
最新开放出来的Z-扫描可以通过一次性扫 描方式，将所有A-扫描数据存入一个文件 内。扫描时间等同于C-扫描时间，而所得 到的数据包括了所有扫描模式所获得的数 据，从A, B, C, 3D扫描， 还包括任意时间 门限数据选择。因此，用户只需通过这样 一次扫描所获得的数据，就可以在计算机 上任意地选择某一扫描模式和参数，观察 其超声波扫描图像。
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德国KSI科学仪器公司 超声波显微镜在世界上的领先地位
一，1990年，世界上第一个做出频率超过GHz的超声波扫描显微镜，到目前为 止，其他同类仪器公司只能做到200MHz 左右；
二，1991年，世界上第一个在超声波显微镜中做出GHz V(z), V(f)定量测量系统； 三，1996年，推出世界上第一台数字超声波显微镜； 四，1998年，世界上第一个做出带有球面透镜的超声波换能器； 五，2002年，世界上第一个在超声波显微镜上实现材料阻抗测量； 六，2004年，世界上第一个在超声波显微镜扫描控制平台中采用空气垫悬浮线性
界面的数量
– Depth of interfaces
界面的深度
– Defect depth
缺陷的深度
– tool to find depth of interest
科视达 作为判定材料内部深度的工具
C-Scan C-扫描
• One layer of the sample:
对样品截面的扫描
– Layer thickness given by
由于阻抗的差别，超声波将会在样 品内部的表面、底部、缺陷、断层 界面上产生反射波
EE: Entrance echo 表面反射波 BWE: Back wall echo 底面反射波
Gate setting (red line) at the
signal of interest
设置不同的时间门限（红线）可获 取所感兴趣部分的反射波
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Transducer
换能器
Ultra high/ high f:
超高频 / 高频换能器
Mid range/ low f:
中频 / 低频换能器
1. Higher resolution 高分辨率 2. Shorter focal lengths 焦距短 3. Less penetration 穿透深度低
the gate width
被扫描截面的厚度由门限宽度决定
– Layer depth given by the
gate position
被扫描截面的深度由门限位置决定
• Determination of:
通过C-扫描可以用来判定：
–Defect position
缺陷的位置
–Defect shape
缺陷的形状
扫描层数由B-扫描宽度和门限宽度比决定
– Investigated thickness given by B-Scan width
每层扫描截面的厚度由B-扫描宽度决定
• Determination of (additional to
C-Scan):
通过X-扫描可以判定：
– Quick overview of the sample interior
Since 1994, KSI has established business in more than 20 countries. The product lines are high frequency 2000 MHz SAM systems, NDT routine microscopes and high speed automated ultrasonic systems.
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超声波显微镜扫描模式
Scan Modes
A-Scan (Time of flight)
Sample 样品
A-扫描
Incident ultrasonic wave 超声波入射
Reflected ultrasonic wave 超声波反射
EE
BWE
Reflection of the ultrasonic beam at interfaces with impedance mismatch, f.e. surface, back wall, defects, layer interfaces, ...
In only a short time, we have established strong links with numerous large multinational companies. KSI is the only company, manufactoring and developing scanning acoustic microscopes up to 2000 MHz (2 GHz ) world-wide.