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超声波扫描(C-SAM)发布时间:2014-07-16 14:58:29

1. 设备型号

SONIX  ECHO-LS



2. 原理

超声波在介质中传播时,若遇到不同密度或弹性系数的物质,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,扫描声学显微镜(SAM)利用 此特性来检出材料内部的缺陷并依所接收的信号变化将之成图像,超声换能器能发出一定频率(1MHz~500MHz)的超声波,经过声学透镜聚焦,由耦合介质传到样品上。超声换能器由电子开关控制,使其在发射方式和接收方式之间交替变换。超声脉冲透射进入样品内部并被样品内的某个界面反射形成回波,其往返的 时间由界面到换能器的距离决定,回波由示波器显示,其显示的波形是样品不同界面的反射强度与时间(或距离)的关系。通过控制时间窗口的时间,采集某一特定 界面的回波而排除其它回波,超声换能器在样品上方以二维方式作机械扫描,通过改变换能器的水平位置,在平面上以接卸扫描的方式产生一幅反射声波随反射平面 分布的图像。


Sam利用声波对于不同介质反射或者透射强度的不同来进行测试。C-sam是c型反射,可以用来扫描某一层的性状,其分析如下:一般情况下如果聚焦的2层之间区域是黑色的说明这相交面一直到器件表面某处有空洞;如果是红色的,就代表在所检测的那层相交面上是有空洞的。颜色是根据其特有color map来判断,从正波到负波颜色变化为白色一红色,可以通过图片左侧颜色条看出来。白色代表遇到从密度小的物质进入密度很大的物质,红色正好相反,黑色代表遇到空气或者真空,声波没有反射或者透射过去,导致接收声波的探头没有接收到信号。T-scan就是through scall.是检测体内,也就是从上表面到下表面所有层面的检测。根据color map,如果发现黑色区域就代表包含区域的垂直体内含有空洞。


适用样品

无损检测电子元器件、LED、金属基板的分层、裂纹等缺陷(裂纹、分层、空洞等);通过图像对比度判别材料内部声阻抗差异、确定缺陷形状和尺寸、确定缺陷方位。


3. 性能
频率范围:(1~500)MHz
空间分辨率: 0.1μm
扫描面积达到:0.25~300mm
各种扫描模式:
– 超声波传输时间测量(A扫描)
– 纵向截面成像(B扫描)、
– X/Y二维成像(C、D、G、X扫描)
– 三维扫描与成像。
– T-扫描方式:检测透射信号

4. 服务项目
参考标准:《IPC/JEDEC J-STD-035 非气密性封装元件的声学显微镜检查方法》、 《IPC/JEDEC J-STD-020 非密闭式固态表面安装组件的湿度/回焊敏感性分类》、《IPC/JEDEC J-STF-020 塑料集成电路SMD的潮湿/回流敏感性分类

5. 送样需知
a)需要液体进行超声波传输,可能给样品带来损害技术参数
b)很难检测出表面很粗糙或者内部有很多气泡的样品

6. 分析数据注意点

在SAM的图像中,与背景相比的衬度变化构成了重要信息,在有空洞,裂缝,不良粘结和分层剥离的位置产生高的衬度,因而容易在背景中区分出来,衬度的高度 表现为回波脉冲的正负性,其大小是由组成界面的两种材料的声学阻抗系数据顶,回波的极性和强度构成一幅能反映界面状态缺陷的超声图像。


a)C-SAM是的重要技术手段之一,与X射线分析具有互补性

X-ray只是穿透,可以看到Voids, Crack, Delamination,但不能判断出缺陷在哪个层面,C-sam可以。

b)对平直界面不连续性缺陷十分灵敏
c)特别适合塑料封装器件内部分层分析,也适合器件、印制电路板上热沉焊接的分析
d)结合破坏性手段,可以用于焊点的分析。对设备配置和操作员经验有一定要求
e)复杂情况下的超声分析结果需要其它技术手段比对

7. 应用领域及分析案例
非破坏性、无损伤检测内部结构,可分层扫描、多层扫描,实施、直观的图像及分析,缺陷的测量及百分比的计算,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、晶界边界等) 晶元面处脱层,锡球、晶元、或填胶中之裂缝,晶元倾斜,各种可能之孔洞(晶元接合面、锡球、填胶…等), 覆晶构装之分析。

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