超声扫描显微镜的特点及原理介绍

购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 1 von 40 超声波扫描显微镜 及公司介绍 德国PVA TePla 公司 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 2 von 40 德国 PVA TePla 集团公司的主要产品 真空系统 晶体生长系统 主要产品： 生产硬质材料所需的真空和 高温烧结系统 主要产品： 顶级硅晶体生产系统 晶锭和晶圆检测系统 主要产品： 半导体晶圆和导线框的等离 子处理系统 PVA TePla 是历史悠久的德国高科技上市公司，在真空系统、晶体生长、等离子体及半导体 超声检测等领域占据世界最领先的地位，研制和生产提供高质量的工业材料和生产设备，是 世界上最大的太阳能硅片生产设备和检测仪器供应商之一，其主要产品和服务领域包括： 超声波检测系统 主要产品： 工业和研究用超声波扫描显 微镜，在线自动检测系统 等离子体系统 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 3 von 40 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 ¾ 公司产品简介 ¾ 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 ¾ 超声波扫描显微镜的应用 ¾ 超声波扫描显微镜规格型号 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 4 von 40 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 PVA TelPa公司超声波扫描显微镜的前身和技术是基于原德国KSI公司的系列产 品，2008年PVA TelPa公司合并KSI公司后成立了PVA TePla Analytical Systems GmbH公司，继续开发和生产系列超声波扫描检测系统。 KSI公司 PVA TelPa公司 Vario I, II ,III 型等系列 AM 150/200,SAM 300/400型等系列 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 5 von 40 超声波仪器的分类 声纳 B-超 超声波探伤 超声波显微镜 频率范围： 》500KHz 分辨率范围： m－cm 应用领域：航海测绘等 频率范围： 1 MHz 分辨率范围：cm－mm 应用领域：医疗诊断等 频率范围: 100 KHz–15MHz 分辨率范围： 0.01- 5 mm 应用领域：工业探伤等 频率范围: 5–2000MHz 分辨率范围: 0.3-100μm 应用领域：电子工业等 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 6 von 40 超声波的传播方式 纵波 超声波与电磁波不同，是一种机械波，其传播的方式是通过介质中分子的振动进行 的，因此超声波的传播情况和介质具有非常大的关系，通常来说，介质的密度越大 超声波传播的速度越快，衰减也越低，在稀薄的空气中，超声波无法传播。 超声波根据其介质分子的振动方向和传播方向的不同，分为纵波和横波二种。 横波 波的传播方向 分子振动方向 波的传播方向 分子振动方向 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 7 von 40 超声波的传播方式 Longitudinal waves 纵波 Normal sound propagation in longitudinal direction 声波在纵向方向的传播 Appear in liquids, gases and solids 出现在液体，气体和固体内 Shear waves 剪切波 Transversal components 声波在横向方向上的部分 Only in solids 只出现在固体内 Raleigh waves 瑞利波 Wave propagation in surface regions 在物体表面上传播的声波 Only in solids 只出现在固体内 Lamb waves 兰姆波 Wave propagation along thin layers 声波沿薄形界面的传播 Only in solids 只出现在固体内 所有介质具有不同的声阻抗，声阻抗参数代表了超声波在其介质中的传播能力， 材料的声阻抗Z和材料的密度 ρ以及超声波的传播速度 v 成正比: Z = ρ • v 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 8 von 40 超声波检测的特点 z无损检测 可做非破坏性的缺陷检测，是目前 最常用的无损检测手段之一； z纵向(Z)方向具有高检测分辨本领 对于Z 方向的缺陷分辨率可以达到 nm级水平(指缺陷厚度)； z材料的力学性能检测 由于材料密度决定了声阻抗，因此 可以通过高频超声检测得到材料密 度的分布，从而推导出应力场，裂 纹变化趋势等材料的力学性能； 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 9 von 40 主要用途 材料的密度及晶格组织分布 材料内部的裂纹 材料内部分层缺 陷，夹杂物等 材料的杂质颗粒，夹 杂物，沉淀物等 材料的空洞， 气泡，间隙等 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 10 von 40 X-光检测图像 X-光检测适用于检测内部的结构性情况，比如 IC 集成电路内部的金线分布等，但 并不能检测芯片与基底之间粘接层的缺陷，超声波扫描显微镜主要适用与检测这些 粘接层或其他界面之前的缺陷。 超声波显微镜和X-光检测技术的比较 超声波扫描显微镜检测图像 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 11 von 40 X-光检测图像 X-光检测适用于检测内部的结构性情况，比如 IC 集成电路内部的金线分布等，但 并不能检测芯片与基底之间粘接层的缺陷，超声波扫描显微镜主要适用与检测这些 粘接层或其他界面之前的缺陷。 超声波显微镜和X-光检测技术的比较 超声波扫描显微镜检测图像 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 12 von 40 X-光检测图像 超声波扫描显微镜检测图像 X-光检测适用于检测内部的结构性情况，比如 IC 集成电路内部的金线分布等，但 并不能检测芯片与基底之间粘接层的缺陷，超声波扫描显微镜主要适用与检测这些 粘接层或其他界面之前的缺陷。 超声波显微镜和X-光检测技术的比较 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 13 von 40 常用无损检测技术的性能比较 Technology highest lateral resolution highest z investigation time resolution resolution wafer IR >250 µm 250 µm 3 min XRAY Topopgraphy >1 µm >2 µm several hours SAM >5 µm >5 nm 2-8 min Magic Mirror >1 mm 0,25 mm 3 min Interface etching >20 µm >20 µm several hours TEM > 1 nm correspond to foil thickness several weeks (>50 nm) 通过以上不同无损检测技术的比较，可以了解超声波技术主要优势是在纵向Z方向上 有最高的分辨本领，因此最适合于检测被测样品界面直径的缺陷。 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 14 von 40 工作原理 脉冲信号发射器 脉冲信号接收器 (接收回波信号和回波时间) 超声波换能器 信号转换开关 被测样品 耦合液 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 15 von 40 工作原理 脉冲信号发射器 脉冲信号接收器 (接收回波信号和回波时间) 超声波换能器 信号转换开关 被测样品 耦合液 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 16 von 40 工作原理 脉冲信号发射器 脉冲信号接收器 (接收回波信号和回波时间) 超声波换能器 信号转换开关 被测样品 耦合液 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 17 von 40 工作原理 脉冲信号发射器 脉冲信号接收器 (接收回波信号和回波时间) 超声波换能器 信号转换开关 被测样品 耦合液 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 18 von 40 工作原理 脉冲信号发射器 脉冲信号接收器 (接收回波信号和回波时间) 超声波换能器 信号转换开关 被测样品 耦合液 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 19 von 40 工作原理 脉冲信号发射器 脉冲信号接收器 (接收回波信号和回波时间) 超声波换能器 信号转换开关 被测样品 耦合液 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 20 von 40 工作原理 脉冲信号发射器 脉冲信号接收器 (接收回波信号和回波时间) 超声波换能器 信号转换开关 被测样品 耦合液 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 21 von 40 工作原理 脉冲信号发射器 脉冲信号接收器 (接收回波信号和回波时间) 超声波换能器 信号转换开关 被测样品 耦合液 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 22 von 40 工作原理 脉冲信号发射器 脉冲信号接收器 (接收回波信号和回波时间) 超声波换能器 信号转换开关 被测样品 耦合液 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 23 von 40 工作原理 脉冲信号发射器 脉冲信号接收器 (接收回波信号和回波时间) 超声波换能器 信号转换开关 被测样品 耦合液 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 24 von 40 工作原理 脉冲信号发射器 脉冲信号接收器 (接收回波信号和回波时间) 超声波换能器 信号转换开关 被测样品 耦合液 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 25 von 40 工作原理 脉冲信号发射器 脉冲信号接收器 (接收回波信号和回波时间) 超声波换能器 信号转换开关 被测样品 耦合液 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 26 von 40 工作原理 脉冲信号发射器 脉冲信号接收器 (接收回波信号和回波时间) 超声波换能器 信号转换开关 被测样品 耦合液 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 27 von 40 工作原理 脉冲信号发射器 脉冲信号接收器 (接收回波信号和回波时间) 超声波换能器 信号转换开关 被测样品 耦合液 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 28 von 40 超声波换能器 扫描模式－ A 扫描 超声波A-扫描波形图 样品表面反射波 样品底部反射波 A-扫描是超声波所有扫描模式中的最基本扫描形式 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 29 von 40 超声波换能器 扫描模式－ B 扫描 超声波B-扫描图像 B-扫描相当于观察样品的横截面，可以用来确定缺陷在纵向方向上的位置和深度 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 30 von 40 超声波换能器 扫描模式－ P 扫描 超声波P-扫描图像 P-扫描相当于多次的B-扫描，可以用来确定缺陷在纵向方向上的位置和深度 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 31 von 40 超声波换能器 扫描模式－ C 扫描 超声波C-扫描图像 C-扫描相当于观察样品的剖面，通过时间窗口的选择可以确定剖面的位置和宽度， 并将窗口选择在所需观察的界面位置，从而得到缺陷的数量和外形。 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 32 von 40 超声波换能器 扫描模式－ X 扫描 超声波X-扫描图像 X-扫描相当于多次等分的不同层面C-扫描，通过一次扫描的方式得到多个不同深度 位置的图像，适合与多层结构的器件检测。 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 33 von 40 超声波换能器 扫描模式－ G 扫描 超声波G-扫描图像 G-扫描和X-扫描一样，所不同的只是用户可以根据样品的情况将每个扫描层面设置 为不同的扫描参数，如其实位置、宽度等。 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 34 von 40 超声波换能器 扫描模式－ D 扫描 超声波D-扫描图像 D-扫描结合了B-扫描和C-扫描的功能，为斜对角扫描模式，适用于观察相对于表面 倾斜的内部界面样品，或用于在一个扫描图像中观察整个样品的多层结构。 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 35 von 40 超声波换能器 扫描模式－ Z 扫描 超声波Z-扫描图像 Z-扫描模式是将A-扫描、B-扫描、P-扫描、C-扫描、X-扫描等扫描模式通过一次性 的扫描完成，可以用于重建样品内部的三维图像，或作为样品数据保留。 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 36 von 40 超声波换能器 扫描模式－ S 扫描 超声波S-扫描图像 S-扫描是在样品底部加装一个接收探头，在做C-扫描的同时进行透射T-扫描，可以 用来确认C-扫描图像中的无法判明的缺陷。 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 37 von 40 超声波换能器 扫描模式－ 3D 扫描 超声波3D扫描图像 3D-扫描模式是将反射波的强度、时间作为深度信息，反映出样品内部的三维结 构，可选择的深度参考信号有：反射信号最大幅值peak、平均幅值mean或时间 time。 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 38 von 40 超声波换能器 扫描模式－ Tray 托盘扫描 超声波Tray扫描图像 Tray-扫描模式是针对大批量被检测样品时，可 以采用托盘形式将样品排列，然后送入超声扫描 显微镜内同时扫描，从而提高检测效率，专用的 样品缺陷软件可以对排列的样品逐个进行分 析鉴别并着色，并列出不合格样品的位置坐标， 使检测人员可以方便的挑出不合格样品。 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 39 von 40 换能器的分类 低频：5–100MHz 中频: 100–230MHz 高频: 230–400MHz 超高频: 400–2000MHz 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 40 von 40 换能器参数与性能的关系 频率越高，分辨率越高，穿透能力越差； 焦距越长，分辨率越低，穿透能力越强； 因此，选择适合的换能器首先需要根据样 品的情况，首先考虑穿透能力，其次再考 虑分辨率，另外对于多层结构的样品，要 求焦距短，有效聚焦范围小；而对于较厚 的大功率塑封器件，则可以选择焦距长， 有效聚焦范围大的换能器。 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 有效聚焦范围 有效聚焦范围 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 41 von 40 换能器性能参数参考（相对于不锈钢特定样品） 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 Frequency [MHz] 频率 Theoretical Resolution [µm] 理论分辨率 Sensitivity [µm] 灵敏度 Penetration Depth (µm) 穿透深度 Focal Lengths 焦距长度 10 150 50 10000 15 mm 30 50 16 7000 15 mm 50 30 10 5000 8 – 13 mm 80 19 6 3000 6 – 9 mm 100 15 5 2000 2.3 mm 150 10 3 1000 200 7.5 2.5 500 575 µm 300 5 1.6 250 400 4 1.5 150 230 µm 500 3 1 100 800 2 0.7 60 1000 1.5 0.5 40 46 µm 2000 0.75 0.25 10 46 µm 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 42 von 40 相位翻转法检测分层缺陷 超声波扫描显微镜特点及原理介绍 为正弦波形式，相位未发生翻 转，说明没有分层缺陷 为余弦波形式，相位发生翻转，说 明有分层缺陷 C-扫描原始图像 C-扫描着色后的图像 超声波入射到样品中，具有如下的特性：当超声波从密度高的介质进入密度低的 介质时会发生半波损失，或称为“相位翻转”，当样品内有空气分层时，通常样品 内其他介质的密度均要大于空气分层，通过超声波的这种原理可以用来判断样品 内的分层缺陷。 购买、咨询或实验 请联系 驻北京销售经理 沈芳 13810819436，fay_shen@126.com Seite 43 von 40 Questar China Limited 科视达（中国）有限公司 北京： 13810819436 沈芳（经理） fay_shen@126.com www. Questar.com.cn 中国地区独家代理商 超声波仪器的分类 超声波的传播方式 超声波的传播方式 超声波检测的特点 主要用途 X-光检测图像 X-光检测图像 X-光检测图像 常用无损检测技术的性能比较 工作原理 工作原理 工作原理 工作原理 工作原理 工作原理 工作原理 工作原理 工作原理 工作原理 工作原理 工作原理 工作原理 工作原理 超声波换能器 超声波换能器 超声波换能器 超声波换能器 超声波换能器 超声波换能器 超声波换能器 超声波换能器 超声波换能器 超声波换能器 超声波换能器 为正弦波形式，相位未发生翻转，说明没有分层缺陷