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超声扫描显微镜技术特点及行业应用

2022-10-14 浏览:21

 

 

EYE-8 超声扫描显微镜


 

 

 

一、   概述

EYE-8 超声扫描显微镜主要利用高频的超声波(5MHz 以上)检测材料、晶圆或半导体封装 器件内部的缺陷位置、大小和分布状态等,对粘接层面非常敏感,能够检测出气孔、裂纹、夹 杂和分层等缺陷,以波形、图形为显示方式的一种无损检测工具,可以保留在破坏性检测中被 丢失的细微缺陷,样品通过检测后可以继续使用;可通过对材料密度的分布检测,从而推导出 应力场、裂纹变化趋势等材料的力学性能,在判别材料密度差异、弹性模量、厚度等特性和几 何形状的变化方面也具有一定的能力,主要用于对微电子,航空航天领域的器件、组件和材料 进行检测,实现失效分析、可靠性分析、过程控制、品质控制、产品研发、工艺提升等。

 

 

 

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     图 1 EYE-8 超声扫描显微镜


 

二、   技术特点

 

 

⚫   扫描轴采用线性电机闭环控制,高速静音,定位精度高,能实现快速精确扫描,另外 其扫描范围高达 400mm x 400mm,不仅适用单个器件的快速扫描分析,也可放置批量 器件同步扫描,配合自动缺陷识别功能,可快速筛选出不合格品。

 

 

 

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     图 2  扫描轴电机

 

 

⚫   分离式超声波发射接收系统,配备信号高、低频前置放大装置,高、低通滤波器,保 证信号质量,所有参数均可通过计算机软件进行设置,超声系统信号线进行良好屏蔽, 可屏蔽内外部噪音,信噪比高。

 

 

 

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       图 3  超声系统

 

 

⚫   采用的高速 A/D 数据采集卡支持双通道内存结构,板载缓存大,支持数据采集和处理 同步进行,极大提高了扫描效率,采样频率高达 1GSample/s,确保数据准确还原。


 

 

 

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        图 4  高速 AD 采集卡

 

 

⚫   支持的超声探头频率高,最高可达 300MHz,其图像分辨率可达几微米,另外由于其 超声系统带宽范围广:5-300MHz,适配的探头频率范围大:5-300MHz,可根据器件种 类灵活选用合适的超声探头,取得*优的检测效果。

 

 

 

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        图 5  超声探头

 

 

⚫   检测模式丰富:A、B、C 扫描、体扫描、多层扫描、逐层扫描、离线分析、JEDEC 托盘 扫描,3D 成像等,可用图像的方式显示被测件内部缺陷的位置、形状和大小,在此基 础上,通过不同模式组合使用,从不同

 

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图 6  检测模式

 

        ⚫   系统配置有水路循环自净过滤系统,具备微米级水路循环过滤系统,保持水的清洁。

        ⚫   系统具有安全门开关、限位保护和急停断电功能,保护人身安全。


 

 

三、   设备主要性能指标

 

 

⚫   X/Y 检测范围:400mm 400mm;

⚫   Z 方向聚焦行程:100mm;

⚫   最大扫描速度:1000mm/s;

⚫   扫描轴最高分辨率:0.5 m;

⚫   重复精度: 1 m;

⚫   脉冲发射、接收器最高接收带宽:5-300MHz;

⚫   换能器适配范围:5-300MHz;

⚫   高速数据采集卡(A/D 卡)采样频率:1GSample/s;


 

 

四、   安装条件

 

 

⚫   设备主机尺寸:890mm(宽)* 1000mm(深)* 1300mm(高);

⚫   电力供应:~220V 22V,50Hz;

⚫   水源:设备需要去离子水,定期更换;

⚫   净化间:建议 100000 级以上;

⚫   环境温度:15℃ - 35℃;


 

五、   主要软件功能

 

           ➢  扫描模式:A 扫描、B 扫描、C 扫描、轮廓扫描,多层扫描,相位扫描,逐层扫描, 块扫描模式,托盘扫

                   描,   离线分析,3D 扫描,透射扫描(选配)等;

➢  扫描过程中 A 波形实时显示,方便实时调整数据门;

➢   通过软件设置扫描轨迹参数,B、C       扫描的起始位置可在扫描范围内任意设置;

➢   系统具有开机自检、故障诊断和故障报警指示功能;

➢  多层扫描模式支持高达 100 层同时扫描;

➢  高扫描图像分辨率可达 10000 * 10000;

➢   前表面跟随功能,在器件稍有不平整的情况下能正常完成扫描;

➢   正、负、全峰值图像、相位图像、TOF     图像实时切换;

➢   信号增益等参数均可在扫描过程中更改,实时生效;

➢   自动储存设置参数,支持提取扫描结果的参数设置,方便二次扫描,减少后期相 同器件的参数设置时间,  

    提升工作效率;

➢   通过相位扫描,可实现缺陷自动判别,缺陷尺寸和面积统计,自动计算缺陷占测 量面积的百分比,可对分  

     层缺陷进行实时着色;

➢   支持超过多个检测结果图像同时显示,并能重新进行分析处理;

➢   系统可对材料声阻抗、声速进行测量;

➢   支持扫描结果进行长度测量,可实现样品厚度测量;

➢   支持对扫描结果进行文字注释功能;

➢   支持扫描图像实时缩放功能,方便观测;

➢   强大的图像处理软件包:图像的缩放、拖动、测量注释、图像的中值滤波,均值 滤波,反色处理,浮雕处  

    理,增强对比度、增强、伪彩色等处理功能;

➢  扫描结果可保存为:bmp、jpg 图像,也可保存为带扫描参数的 csam 文件;

➢  强大的自动出报告功能,支持一键扫描结果和 A 波形保存,方便检测人员后期制 作检测报告。


六、应用领域

 

 

  ⚫   半导体器件及封装

 

塑封 IC、FipChip、芯片级封装 CSP、BGA(金属、塑封)、Molded Underfill (MUF)、混合多 芯片模组(MCM)、堆叠芯片成像(SDI)、分立器件、IGBT 等大功率半导体器件等;

 

  ⚫   晶圆

 

键合晶圆、MEMS、LED、BSI Sensors、 TSV 等;

 

⚫   其他微电子 多层陶瓷电容(MLCC)、陶瓷封装管壳、半导体电子制冷器、航空航天组件等;

⚫   材料检测 金刚石复合片、陶瓷、玻璃、金属、塑料,焊接件等;


 

七、   应用案例

      1、 塑封IC

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     2、PBGA

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       3、FlipChip

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  4、大功率整流器件55

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      5、晶闸管和IGBT


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   6、半导体制冷器

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 7、陶瓷电容

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       8、封装管壳

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EYE-8 超声扫描显微镜