一、介紹：
1、隨著中國(guó)半導(dǎo)體材料行業(yè)開(kāi)始發(fā)揚(yáng)國(guó)產(chǎn)國(guó)造，自力更生的“南泥灣精神”，朝著精細(xì)化、高端化、尖端化自給自足的方向發(fā)展。
2、半導(dǎo)體材料檢測(cè)是對(duì)半導(dǎo)體材料的特性參數(shù)進(jìn)行分析測(cè)試的技術(shù)。
3、由于半導(dǎo)體材料種類(lèi)繁多，加工工藝復(fù)雜，形態(tài)各異，技術(shù)難度高，這就需要我們通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體材料的特性參數(shù)進(jìn)行測(cè)定，真實(shí)的反映半導(dǎo)體材料質(zhì)量情況，掌握其關(guān)鍵參數(shù)的生成工藝，從而指導(dǎo)研發(fā)技術(shù)的更新迭代。
4、超聲掃描顯微鏡是一種利用超聲波為傳播媒介的無(wú)損檢測(cè)設(shè)備。
5、在不破壞產(chǎn)品的前提下，通過(guò)超聲檢測(cè)產(chǎn)品內(nèi)部的質(zhì)量，比如芯片焊接缺陷、封裝半導(dǎo)體分層缺陷、電觸頭焊接缺陷等，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和分析。
6、為了檢測(cè)電觸頭的焊接質(zhì)量，通常有破壞性檢測(cè)和非破壞性檢測(cè)兩種方案。
7、破壞性檢測(cè)主要包括拉伸試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)、電壽命試驗(yàn)等方法。這種檢測(cè)方案的優(yōu)點(diǎn)在于，可以直觀地獲得電觸頭的物理和電學(xué)性能參數(shù)。其缺點(diǎn)在于，由于需要破壞電觸頭，因此不能進(jìn)行大批量檢測(cè)。
8、非破壞性檢測(cè)主要包括超聲檢測(cè)、電磁檢測(cè)、紅外檢測(cè)等。其中超聲檢測(cè)技術(shù)成熟，具有檢測(cè)速度快、對(duì)工件無(wú)損壞等特點(diǎn)，是一種在醫(yī)療、石油、汽車(chē)、軍事等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的檢測(cè)方法。
9、因此，將超聲檢測(cè)方法應(yīng)用于電觸頭焊接質(zhì)量檢測(cè)中，對(duì)于擴(kuò)大檢測(cè)抽樣范圍，提高質(zhì)量管控能力，具有非常重要的價(jià)值。
二、應(yīng)用領(lǐng)域
1、半導(dǎo)體芯片封裝分層檢測(cè)
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序號(hào) |
測(cè)量能力 |
能力描述 |
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1 |
標(biāo)準(zhǔn)塊測(cè)量誤差 |
測(cè)量機(jī)械加工的標(biāo)準(zhǔn)塊，在軟件進(jìn)行強(qiáng)度校準(zhǔn)的前提下，超聲檢測(cè)多次測(cè)量誤差在±1%。 |
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2 |
工件測(cè)量誤差 |
選取TO系列、SOT系列、SOP等系列工件，采用同一處方且檢測(cè)量程不變的情況下分別調(diào)整增益22dB、26dB、30dB進(jìn)行檢測(cè)，三次檢測(cè)結(jié)果釬著率差值在±1%以內(nèi)。 |
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3 |
厚度測(cè)量范圍 |
Epoxy材料 |
Cu材料 |
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0.5 ~2mm（50MHz探頭） |
0.5 ~1.4mm（25MHz探頭） |
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1.0 ~4.0mm（15MHz探頭） |
1.2 ~3.7mm（15MHz探頭） |
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注：根據(jù)客戶工件的材料和厚度選配探頭 |
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4 |
缺陷識(shí)別能力 |
在測(cè)量系統(tǒng)厚度能力范圍內(nèi)，被測(cè)材料聲速在標(biāo)準(zhǔn)材料聲速±5%以內(nèi)的情況下，且超聲入射表面為平面的被測(cè)產(chǎn)品的水平方向的結(jié)合缺陷的識(shí)別能力為0.15毫米（15MHz、25MHz探頭）和0.07毫米（50MHz探頭）。 |
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2、金剛石測(cè)厚及內(nèi)部缺陷檢測(cè)
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序號(hào) |
測(cè)量能力 |
能力描述 |
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1 |
標(biāo)準(zhǔn)塊測(cè)量誤差 |
測(cè)量機(jī)械加工的標(biāo)準(zhǔn)塊，在軟件進(jìn)行強(qiáng)度校準(zhǔn)的前提下，超聲檢測(cè)多次測(cè)量誤差在±1%。 |
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2 |
工件測(cè)量誤差 |
超聲檢測(cè)和影像儀檢測(cè)對(duì)比 等距取10個(gè)以上檢測(cè)點(diǎn)，90%點(diǎn)的誤差在±0.05mm內(nèi)。 超聲檢測(cè)重復(fù)測(cè)量 取10個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，重復(fù)測(cè)量3次，90%點(diǎn)的誤差在±0.05mm內(nèi)。 |
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3 |
厚度測(cè)量范圍 |
復(fù)合片 |
石油片 |
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金剛石材料 |
硬質(zhì)合金材料 |
金剛石材料 |
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0.3 ~3mm（50MHz-75MHz探頭） |
0.8 ~6mm（50MHz-75Mhz探頭） |
0.3 ~3mm（50MHz探頭） |
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注：根據(jù)客戶工件的材料和厚度選配探頭 |
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4 |
缺陷識(shí)別能力 |
在測(cè)量系統(tǒng)厚度能力范圍內(nèi)，被測(cè)材料聲速在標(biāo)準(zhǔn)材料聲速±5%以內(nèi)的情況下，且超聲入射表面為平面的被測(cè)產(chǎn)品的水平方向的結(jié)合缺陷的識(shí)別能力為0.15毫米（50MHz探頭）。 |
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3、水冷散熱板焊接缺陷檢測(cè)
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序號(hào) |
測(cè)量能力 |
能力描述 |
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1 |
標(biāo)準(zhǔn)塊測(cè)量誤差 |
測(cè)量機(jī)械加工的標(biāo)準(zhǔn)塊，在軟件進(jìn)行強(qiáng)度校準(zhǔn)的前提下，超聲檢測(cè)多次測(cè)量誤差在±1%。 |
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2 |
工件測(cè)量誤差 |
指定的釬焊水冷板重復(fù)掃描至少五次，評(píng)估每次掃描釬著率波動(dòng)范圍小于5% |
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3 |
厚度測(cè)量范圍 |
Al材料： |
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0.6 ~20mm（10MHz-50MHz探頭） |
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注：根據(jù)客戶工件的材料和厚度選配探頭 |
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4 |
缺陷識(shí)別能力 |
在測(cè)量系統(tǒng)厚度能力范圍內(nèi)，被測(cè)材料聲速在標(biāo)準(zhǔn)材料聲速±5%以內(nèi)的情況下，且超聲入射表面為平面的被測(cè)產(chǎn)品的水平方向的結(jié)合缺陷的識(shí)別能力為0.3毫米（25MHz探頭）。 |
4、低壓電器焊接缺陷檢測(cè)
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序號(hào) |
測(cè)量能力 |
能力描述 |
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1 |
標(biāo)準(zhǔn)塊測(cè)量誤差 |
測(cè)量機(jī)械加工的標(biāo)準(zhǔn)塊，在軟件進(jìn)行強(qiáng)度校準(zhǔn)的前提下，超聲檢測(cè)多次測(cè)量誤差在±1%。 |
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2 |
工件測(cè)量誤差 |
選取合金銀觸點(diǎn)工件，采用同一處方且檢測(cè)量程不變的情況下分別調(diào)整增益22dB、26dB、30dB進(jìn)行檢測(cè)，三次檢測(cè)結(jié)果釬著率差值在±1%以內(nèi)。 |
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3 |
厚度測(cè)量范圍 |
Ag材料 |
Cu材料 |
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0.3 ~1.5mm（25MHz探頭） |
0.5 ~1.4mm（25MHz探頭） |
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1.0 ~4.0mm（15MHz探頭） |
1.2 ~3.7mm（15MHz探頭） |
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注：根據(jù)客戶工件的材料和厚度選配探頭 |
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4 |
缺陷識(shí)別能力 |
在測(cè)量系統(tǒng)厚度能力范圍內(nèi)，被測(cè)材料聲速在標(biāo)準(zhǔn)材料聲速±5%以內(nèi)的情況下，且超聲入射表面為平面的被測(cè)產(chǎn)品的水平方向的結(jié)合缺陷的識(shí)別能力為0.15毫米（15MHz、25MHz探頭）和0.22毫米（10MHz探頭）。 |
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三、軟件功能
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序號(hào) |
軟件功能 |
功能描述 |
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1 |
手動(dòng)掃描 |
可以通過(guò)手動(dòng)的方式生成C掃描圖像，反映被檢焊接結(jié)合面結(jié)合情況，并以釬著率、缺陷面積等數(shù)值的形式顯示檢測(cè)結(jié)果。 |
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2 |
探頭與C掃圖像對(duì)位 |
可通過(guò)點(diǎn)擊C掃圖的具體像素點(diǎn)將探頭移至與實(shí)際被檢工件相對(duì)應(yīng)的位置。 |
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3 |
手動(dòng)分析 |
對(duì)生成的C掃圖片可以進(jìn)行各種編輯，包括加框（確認(rèn)有效分析區(qū)域），測(cè)距，修改閾值，圖片剪裁，弧面補(bǔ)償?shù)取?/span> |
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4 |
多種掃描模式 |
（1）A掃描：查看超聲反射或透射波形； （2） C掃描：對(duì)焦深度上沿X-Y平面掃描并成像； （3） T掃描：安裝透射探桿，執(zhí)行穿透掃描； （4） 區(qū)域掃描：可自定義檢測(cè)區(qū)域，并對(duì)檢測(cè)區(qū)域進(jìn)行掃描； （5） 斷層掃描：在指定的多種深度自動(dòng)多次執(zhí)行C掃描并成像； （6） 批量掃描：對(duì)放置于水槽中的一種或多種工件進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)。 |
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5 |
報(bào)告自動(dòng)生成 |
可對(duì)檢測(cè)結(jié)果自動(dòng)進(jìn)行編輯并輸出報(bào)告文檔。 |
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6 |
探頭管理 |
可對(duì)不同型號(hào)探頭進(jìn)行更換或編輯。 |
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7 |
一鍵自動(dòng)校準(zhǔn) |
可自動(dòng)對(duì)檢測(cè)設(shè)備坐標(biāo)偏移及檢測(cè)系統(tǒng)能量變化，能實(shí)時(shí)校準(zhǔn)系統(tǒng)漂移，保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。 |
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8 |
不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度 |
系統(tǒng)自帶滿足GBT 11259-2015《超聲波檢測(cè)用鋼對(duì)比試塊的制作與校驗(yàn)方法》的不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)塊。認(rèn)定該不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)塊的超聲反射強(qiáng)度=100 STSS（“STainless Steel Standard”的縮寫(xiě)），其他所有材料的檢測(cè)相對(duì)于STSS做換算。 |
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9 |
缺陷檢測(cè)能 |
焊接缺陷、粘接缺陷、封裝分層、粘片空洞等區(qū)域和良好區(qū)域。 可對(duì)缺陷尺寸和面積進(jìn)行自動(dòng)統(tǒng)計(jì)和計(jì)算。也可根據(jù)客戶的要求，提供有償定制開(kāi)發(fā)服務(wù)。 |
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10 |
厚度檢測(cè) |
金剛石圓片等工件的金剛石層厚度檢測(cè)。 |
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11 |
密度檢測(cè) |
粉末冶金原材料密度分布檢測(cè)。 |
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12 |
聲速檢測(cè) |
聲音在被測(cè)材質(zhì)中的飛行速度檢測(cè)。 |
四、技術(shù)參數(shù)
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序號(hào) |
特性 |
技術(shù)參數(shù) |
備注 |
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1 |
整機(jī)尺寸 |
1000mm×900mm×1400mm |
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2 |
水槽尺寸 |
620mm×650mm×150mm |
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3 |
有效掃描范圍 |
500mm×340mm×100mm |
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4 |
最大掃描速度 |
600mm/s |
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5 |
圖像推薦分辨率 |
1～4000um |
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6 |
定位精度 |
X/Y≤±0.5μm，Z≤±5μm |
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7 |
重復(fù)定位精度 |
X/Y≤±0.01mm，Z≤±0.02mm |
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8 |
上下水 |
水壓注水，水泵排水 |
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五、主要配置
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序號(hào) |
名稱(chēng) |
規(guī)格 |
備注 |
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1 |
掃描系統(tǒng) |
X軸：直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)；Y軸：伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)；Z軸：步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng) |
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2 |
水槽 |
620mm×650mm×150mm |
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3 |
超聲發(fā)射、接收器 |
DPR500，帶寬500MHz |
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4 |
高速數(shù)據(jù)采集卡 |
采樣頻率1G |
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5 |
超聲探頭 |
配75MHz0.5in探頭一只 |
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6 |
工控機(jī) |
i5處理器、內(nèi)存16GB、硬盤(pán)1T、Win10 64位操作系統(tǒng) |
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7 |
顯示器 |
27"液晶顯示器 |
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8 |
檢測(cè)軟件 |
超聲無(wú)損檢測(cè)軟件V2.0 |
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六、易損件（選配）
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序號(hào) |
產(chǎn)品名稱(chēng) |
規(guī)格型號(hào) |
單位 |
品牌 |
備注 |
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1 |
探頭升降機(jī)構(gòu)連接片（陶瓷片） |
一盒8片 |
PCS |
Laes |
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2 |
防護(hù)罩殼撐桿 |
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PCS |
Laes |
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3 |
探頭清潔器帶海綿基座 |
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PCS |
Laes |
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4 |
探頭線（短） |
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PCS |
Laes |
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5 |
探頭線（長(zhǎng)） |
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PCS |
Laes |
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6 |
超聲探頭 |
頻率 75MHz 焦距 0.5 英寸 |
PCS |
Laes |
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七、參照標(biāo)準(zhǔn)
1、GB/T 18694-2002 探頭及其聲場(chǎng)的表征
2、JB/T4008-1999 液浸式超聲波直射探傷方法
3、JB/T 9214-1999 A 型脈沖反射式超聲波探傷系統(tǒng)工作性能測(cè)試方法
4、YB/T 144-1998 超聲波探傷信號(hào)幅度誤差測(cè)量方法
八、安裝環(huán)境條件要求
1、安裝方案基于空間占用最小化和維護(hù)/服務(wù)條件最優(yōu)化的需要，保證在設(shè)備周?chē)粲?00mm的空間，可以方便工作人員進(jìn)行操作、維護(hù)。
2、電腦桌：用戶需自行配備電腦桌，用于安放鼠標(biāo)、鍵盤(pán)及顯示器。
3、電力供應(yīng)：工作電源：220V±10%/50Hz，1~2KW 設(shè)備需配有穩(wěn)壓器，有接地線(接地10V以內(nèi)）、有帶地線的插座，以保證電壓穩(wěn)定。
4、水源：設(shè)備需要自來(lái)水、去離子水或者純凈水，并且需要定期更換。水溫要求：15～30℃
5、環(huán)境相對(duì)濕度：35℃≤50％RH
6、環(huán)境溫度要求：20～35℃
7、 周邊環(huán)境：
（1）不要放在強(qiáng)磁場(chǎng)、電磁波和產(chǎn)生高頻設(shè)備的旁邊。
（2）減少振動(dòng)，10Hz以下振動(dòng)的最大振幅 0.7μm PP以下
（3）灰塵少、濕氣少，沒(méi)有腐蝕性氣體的地方。
（4）電源的變化，限制到最小。
（5）為了防止震動(dòng)的損壞，四周一定要固定。
8、用電設(shè)備要求接地可靠：接地電阻小于4歐姆
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