高頻超聲波掃描顯微鏡
EYE-8 超聲掃描顯微鏡主要利用高頻的超聲波（5MHz 以上）檢測材料、晶圓或半導(dǎo)體封裝 器件內(nèi)部的缺陷位置、大小和分布狀態(tài)等，對粘接層面非常敏感，能夠檢測出氣孔、裂紋、夾 雜和分層等缺陷，以波形、圖形為顯示方式的一種無損檢測工具。

高頻超聲波掃描顯微鏡

一、   概述

   FireEye-8 超聲掃描顯微鏡主要利用高頻的超聲波(5MHz 以上)檢測材料、晶圓或半導(dǎo)體封裝 器件內(nèi)部的缺陷位置、大小和分布狀態(tài)等，對粘接層面非常敏感，能夠檢測出氣孔、裂紋、夾 雜和分層等缺陷，以波形、圖形為顯示方式的一種無損檢測工具，可以保留在破壞性檢測中被 丟失的細(xì)微缺陷，樣品通過檢測后可以繼續(xù)使用；可通過對材料密度的分布檢測，從而推導(dǎo)出 應(yīng)力場、裂紋變化趨勢等材料的力學(xué)性能，在判別材料密度差異、彈性模量、厚度等特性和幾 何形狀的變化方面也具有一定的能力，主要用于對微電子，航空航天領(lǐng)域的器件、組件和材料 進(jìn)行檢測，實(shí)現(xiàn)失效分析、可靠性分析、過程控制、品質(zhì)控制、產(chǎn)品研發(fā)、工藝提升等。

     圖 1 火眼 FireEye-8 超聲掃描顯微鏡

二、   技術(shù)特點(diǎn)

●   掃描軸采用線性電機(jī)閉環(huán)控制，高速靜音，定位精度高，能實(shí)現(xiàn)快速精確掃描，另外 其掃描范圍高達(dá) 400mm x 400mm，不僅適用單個器件的快速掃描分析，也可放置批量 器件同步掃描，配合自動缺陷識別功能，可快速篩選出不合格品。

     圖 2  掃描軸電機(jī)

●   分離式超聲波發(fā)射接收系統(tǒng)，配備信號高、低頻前置放大裝置，高、低通濾波器，保 證信號質(zhì)量，所有參數(shù)均可通過計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行設(shè)置，超聲系統(tǒng)信號線進(jìn)行良好屏蔽， 可屏蔽內(nèi)外部噪音，信噪比高。

       圖 3  超聲系統(tǒng)

●   采用的高速 A/D 數(shù)據(jù)采集卡支持雙通道內(nèi)存結(jié)構(gòu)，板載緩存大，支持?jǐn)?shù)據(jù)采集和處理 同步進(jìn)行，極大提高了掃描效率，采樣頻率高達(dá) 1GSample/s，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確還原。

 

        圖 4  高速 AD 采集卡

●  支持的超聲探頭頻率高，最高可達(dá) 300MHz，其圖像分辨率可達(dá)幾微米，另外由于其 超聲系統(tǒng)帶寬范圍廣：5-300MHz，適配的探頭頻率范圍大：5-300MHz，可根據(jù)器件種 類靈活選用合適的超聲探頭，取得*的檢測效果。

        圖 5  超聲探頭

●  檢測模式豐富：A、B、C 掃描、體掃描、多層掃描、逐層掃描、離線分析、JEDEC 托盤 掃描，3D 成像等，可用圖像的方式顯示被測件內(nèi)部缺陷的位置、形狀和大小，在此基 礎(chǔ)上，通過不同模式組合使用，從不同

圖 6  檢測模式

        ●   系統(tǒng)配置有水路循環(huán)自凈過濾系統(tǒng)，具備微米級水路循環(huán)過濾系統(tǒng)，保持水的清潔。

        ●   系統(tǒng)具有安全門開關(guān)、限位保護(hù)和急停斷電功能，保護(hù)人身安全。

三、   設(shè)備主要性能指標(biāo)

●   X/Y 檢測范圍：400mm×400mm；

●   Z 方向聚焦行程：100mm；

●   最大掃描速度：1000mm/s；

●   掃描軸最高分辨率：0.5μm；

●   重復(fù)精度：±1μm；

●   脈沖發(fā)射、接收器最高接收帶寬：5-300MHz；

●   換能器適配范圍：5-300MHz；

●  高速數(shù)據(jù)采集卡（A/D 卡）采樣頻率：1GSample/s；

四、   安裝條件

●   設(shè)備主機(jī)尺寸：890mm（寬）* 1000mm（深）* 1300mm（高）；

●   電力供應(yīng)：～220V±22V，50Hz；

●  水源：設(shè)備需要去離子水，定期更換；

●   凈化間：建議 100000 級以上；

●  環(huán)境溫度：15℃ - 35℃；

五、   主要軟件功能

             ● 掃描模式：A 掃描、B 掃描、C 掃描、輪廓掃描，多層掃描，相位掃描，逐層掃描， 塊掃描模式，托盤掃

                   描，   離線分析，3D 掃描，透射掃描（選配）等；

●  掃描過程中 A 波形實(shí)時顯示，方便實(shí)時調(diào)整數(shù)據(jù)門；

●   通過軟件設(shè)置掃描軌跡參數(shù),B、C       掃描的起始位置可在掃描范圍內(nèi)任意設(shè)置；

●  系統(tǒng)具有開機(jī)自檢、故障診斷和故障報警指示功能;

●  多層掃描模式支持高達(dá) 100 層同時掃描；

●  高掃描圖像分辨率可達(dá) 10000 * 10000；

●   前表面跟隨功能，在器件稍有不平整的情況下能正常完成掃描；

●   正、負(fù)、全峰值圖像、相位圖像、TOF     圖像實(shí)時切換；

●   信號增益等參數(shù)均可在掃描過程中更改，實(shí)時生效；

●   自動儲存設(shè)置參數(shù)，支持提取掃描結(jié)果的參數(shù)設(shè)置，方便二次掃描，減少后期相 同器件的參數(shù)設(shè)置時間，  

    提升工作效率；

●  通過相位掃描，可實(shí)現(xiàn)缺陷自動判別，缺陷尺寸和面積統(tǒng)計(jì)，自動計(jì)算缺陷占測 量面積的百分比，可對分  

     層缺陷進(jìn)行實(shí)時著色；

●   支持超過多個檢測結(jié)果圖像同時顯示，并能重新進(jìn)行分析處理；

●   系統(tǒng)可對材料聲阻抗、聲速進(jìn)行測量;

●   支持掃描結(jié)果進(jìn)行長度測量，可實(shí)現(xiàn)樣品厚度測量；

●   支持對掃描結(jié)果進(jìn)行文字注釋功能；

●   支持掃描圖像實(shí)時縮放功能，方便觀測；

●   強(qiáng)大的圖像處理軟件包：圖像的縮放、拖動、測量注釋、圖像的中值濾波，均值 濾波，反色處理，浮雕處  

    理，增強(qiáng)對比度、增強(qiáng)、偽彩色等處理功能；

● 掃描結(jié)果可保存為：bmp、jpg 圖像，也可保存為帶掃描參數(shù)的 csam 文件；

●  強(qiáng)大的自動出報告功能，支持一鍵掃描結(jié)果和 A 波形保存，方便檢測人員后期制 作檢測報告。

六、應(yīng)用領(lǐng)域

       ●   半導(dǎo)體器件及封裝

塑封 IC、FipChip、芯片級封裝 CSP、BGA（金屬、塑封）、Molded Underfill (MUF)、混合多 芯片模組（MCM）、堆疊芯片成像（SDI）、分立器件、IGBT 等大功率半導(dǎo)體器件等；

       ●   晶圓

鍵合晶圓、MEMS、LED、BSI Sensors、 TSV 等；

   ●   其他微電子 多層陶瓷電容（MLCC）、陶瓷封裝管殼、半導(dǎo)體電子制冷器、航空航天組件等；

   ●   材料檢測 金剛石復(fù)合片、陶瓷、玻璃、金屬、焊接件等；

七、   應(yīng)用案例

      1、 塑封IC

     2、PBGA

       3、FlipChip

  4、大功率整流器件55

      5、晶閘管和IGBT

   6、半導(dǎo)體制冷器

 7、陶瓷電容

       8、封裝管殼

高頻超聲波掃描顯微鏡