德国KSI  硅片键合缺陷检测系统 / IGBT模组缺陷检测系统
 

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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。现在做失效分析的第三方实验室里，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。

上个世纪的90年代中，微电子器件的大规模生产制程中，发现IC的Die上下表面脱层，锡球/芯片裂缝、或填胶中的裂缝、封装材料（很多塑封材料） 内部的气孔等缺陷，无法用常规的X-ray失效分析手段检测到，此时，一种新型的测试技术被引入到芯片的后封装测试领域，它就是超声波扫描显微镜。说是显 微镜，其实它与常规的光学显微镜两者没有任何关系，只是因为这个设备***早是由国外厂家***研发并投入到生产领域，这个名字也是直接从外文直译过来，因此中 文严格可以称为：中高频超声波无损检测系统，或许更为合适。

工作原理

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。

该系统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。

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）

在失效分析中的优势

• 非***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***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）

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、***T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***：***细胞动态研究、骨骼、血管的研究等.