技術(shù)文章
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使用聲波掃描缺陷
高速、無損超聲波掃描使用先進(jìn)的相控陣掃描聲學(xué)顯微鏡 (SAM) 來識別特種金屬和合金中的微小缺陷。
鋁、鋅、鈷、銅、鈦、鋯、鉬、鎂和不銹鋼等高純度金屬和合金是許多不同行業(yè)的核心，包括電子、航空航天和醫(yī)療設(shè)備等。
由于由這些材料制成的許多部件具有關(guān)鍵性，高純度合金需要高度一致，雜質(zhì)和污染物含量極低。因此，在使用這些材料時，質(zhì)量水平必須非常高。這反過來又推動了使用掃描聲學(xué)顯微鏡 (SAM) 進(jìn)行無損檢測，以識別小至 50 微米的細(xì)小夾雜物和其他缺陷。
SAM 是半導(dǎo)體行業(yè)廣泛接受的故障分析和可靠性檢測計量技術(shù)。現(xiàn)在，該技術(shù)正應(yīng)用于高純度金屬和合金，只是儀器配置和適應(yīng)性有所不同。
掃描聲學(xué)顯微鏡 (SAM) 系統(tǒng)（例如 OKOS 的 CF-300 型號）可以識別小至 50 微米的細(xì)小夾雜物和其他缺陷。
傳統(tǒng)的 5 MHz 傳感器可能需要長達(dá) 45 分鐘才能檢查 8 到 10 英寸的方形或圓盤合金，而具有 64 到 128 個傳感器的先進(jìn)相控陣和用于渲染圖像的創(chuàng)新軟件可以將檢查時間縮短至五分鐘，并且能夠更細(xì)致地檢測小雜質(zhì)或缺陷。
通過大幅提高檢測速度，特種金屬行業(yè)不再局限于在工藝過程中進(jìn)行質(zhì)量控制時進(jìn)行選擇性樣品檢測。盡管 SAM 長期以來一直用于此類檢測，但檢測涉及手持設(shè)備或多點(diǎn)檢測。現(xiàn)在，對整個表面或界面進(jìn)行 100% 檢測更為可行。
此外，這些進(jìn)步還有利于檢測不僅僅是明顯的缺陷，還有更小的缺陷，從而推動高度一致、高產(chǎn)量的產(chǎn)品。
先進(jìn)的相控陣 SAM 系統(tǒng)使特種金屬部門能夠進(jìn)入更高水平的故障分析，因為其檢測水平和精度都很高。過去，檢測 500 微米的缺陷是目標(biāo)；現(xiàn)在則是 50 微米的缺陷，這是一個數(shù)量級的變化。對于高純度金屬，期望是檢查每一個項目，而不僅僅是幾個樣品。
掃描聲學(xué)顯微鏡
(SAM) 是一種非侵入式、非破壞性的超聲波檢測方法。該檢測已成為 100% 檢查半導(dǎo)體元件的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，用于識別微電子設(shè)備內(nèi)空隙、裂縫和不同層脫層等缺陷。現(xiàn)在，同樣嚴(yán)格的故障分析和質(zhì)量測試正應(yīng)用于特種金屬和合金，以檢測表面下的缺陷、脫粘、裂縫和其他異常情況。
掃描聲學(xué)顯微鏡的工作原理是將傳感器發(fā)出的聚焦聲音導(dǎo)向目標(biāo)物體上的一個小點(diǎn)。擊中物體的聲音會被散射、吸收、反射或傳輸。通過檢測散射脈沖的方向以及飛行時間，可以確定邊界或物體的存在及其距離。
為了生成圖像，需要逐點(diǎn)逐行掃描樣品。掃描模式包括單層視圖、托盤掃描和橫截面。多層掃描最多可包含 50 個獨(dú)立層。可以提取深度特定信息并將其應(yīng)用于創(chuàng)建二維和三維圖像，而無需耗時的斷層掃描程序和更昂貴的 X 射線。然后對圖像進(jìn)行分析，以檢測和表征裂紋、夾雜物和空隙等缺陷。
下一代 SAM 系統(tǒng)（例如 OKOS 的 MACROVUE 系統(tǒng)）可以檢測特種金屬和合金中的微小瑕疵，從而對所有材料進(jìn)行 100% 檢查。
當(dāng)需要高吞吐量進(jìn)行 100% 檢查時，可使用超高速單或雙龍門掃描系統(tǒng)以及 128 個傳感器進(jìn)行相控陣掃描。也可使用多個傳感器同時掃描以提高吞吐量。
一些 SAM 基礎(chǔ)知識
掃描聲學(xué)顯微鏡 (SAM) 基于掃描聲學(xué)顯微鏡的原理。它是眾多聲學(xué)顯微鏡方法之一，所有這些方法都被歸類為非破壞性方法，因為它們使用聲波，因此不會以任何方式改變或損壞被測物體。使用的聲波通常為非常高到超高頻率，范圍從 5 MHz 到 400 MHz 甚至更高。關(guān)于頻率和圖像分辨率的說明；一般來說，頻率越高，圖像的分辨率越高。相反，較低的頻率可以進(jìn)一步穿透物體，但不能提供高分辨率，因此這里需要權(quán)衡。
具體來說，SAM 使用一個傳感器來產(chǎn)生聲波，并將這些聲波聚焦在被測物體上的一個點(diǎn)上。為了檢測物體中的瑕疵，需要檢測散射的聲波并計算聲波的飛行時間，從而確定距離，從而確定物體中檢測到的瑕疵。
這個過程需要重復(fù)多次才能獲得被測材料的精確圖像。掃描模式包括單層視圖和更復(fù)雜的橫截面視圖。涉及多層的掃描也可用于提取信息以創(chuàng)建詳細(xì)的 2D 或 3D 圖像。
軟件的重要性
掃描的物理和機(jī)械方面非常重要，軟件對于提高分辨率和分析信息以生成詳細(xì)掃描同樣重要。多軸掃描選項支持 A、B 和 C 掃描、輪廓跟蹤、離線分析和復(fù)合材料、金屬和合金的虛擬重新掃描，從而通過檢測軟件實(shí)現(xiàn)高度精確的內(nèi)部和外部缺陷檢測和厚度測量。
OKOS 很早就決定提供軟件驅(qū)動的、基于生態(tài)系統(tǒng)的解決方案。該公司的 ODIS 聲學(xué)顯微鏡軟件支持從 2.25 到 230 MHz 的各種傳感器頻率。據(jù)估計，該公司的軟件驅(qū)動模型使他們能夠降低 SAM 測試的成本，同時以更快的速度提供更高質(zhì)量的檢查結(jié)果。
在電子、航空航天、醫(yī)療設(shè)備和其他行業(yè)中，對能夠進(jìn)行無損成像和材料分析的檢測設(shè)備的需求日益增加。借助更多傳感器和先進(jìn)軟件以極高的分辨率解釋信息，特種金屬制造商可以以高出一到兩個數(shù)量級的水平對 100% 的材料進(jìn)行檢測，以發(fā)現(xiàn)以前未檢測到的缺陷。
OKOS
www.okos.com
北京迪陽世紀(jì)科技公司 是 美國 OKOS公司產(chǎn)品代理 www.js-taiyuan.com
鋁、鋅、鈷、銅、鈦、鋯、鉬、鎂和不銹鋼等高純度金屬和合金是許多不同行業(yè)的核心，包括電子、航空航天和醫(yī)療設(shè)備等。
由于由這些材料制成的許多部件具有關(guān)鍵性，高純度合金需要高度一致，雜質(zhì)和污染物含量極低。因此，在使用這些材料時，質(zhì)量水平必須非常高。這反過來又推動了使用掃描聲學(xué)顯微鏡 (SAM) 進(jìn)行無損檢測，以識別小至 50 微米的細(xì)小夾雜物和其他缺陷。
SAM 是半導(dǎo)體行業(yè)廣泛接受的故障分析和可靠性檢測計量技術(shù)。現(xiàn)在，該技術(shù)正應(yīng)用于高純度金屬和合金，只是儀器配置和適應(yīng)性有所不同。
然而，挑戰(zhàn)在于以足夠的吞吐速度進(jìn)行 100% 檢測，以去除不符合嚴(yán)格質(zhì)量要求的缺陷材料。與其他檢測系統(tǒng)一樣，提高掃描速度傳統(tǒng)上意味著犧牲掃描圖像分辨率。幸運(yùn)的是，SAM 技術(shù)的最新進(jìn)展顯著提高了吞吐速度和缺陷檢測能力。
掃描聲學(xué)顯微鏡 (SAM) 系統(tǒng)（例如 OKOS 的 CF-300 型號）可以識別小至 50 微米的細(xì)小夾雜物和其他缺陷。
傳統(tǒng)的 5 MHz 傳感器可能需要長達(dá) 45 分鐘才能檢查 8 到 10 英寸的方形或圓盤合金，而具有 64 到 128 個傳感器的先進(jìn)相控陣和用于渲染圖像的創(chuàng)新軟件可以將檢查時間縮短至五分鐘，并且能夠更細(xì)致地檢測小雜質(zhì)或缺陷。
通過大幅提高檢測速度，特種金屬行業(yè)不再局限于在工藝過程中進(jìn)行質(zhì)量控制時進(jìn)行選擇性樣品檢測。盡管 SAM 長期以來一直用于此類檢測，但檢測涉及手持設(shè)備或多點(diǎn)檢測。現(xiàn)在，對整個表面或界面進(jìn)行 100% 檢測更為可行。
此外，這些進(jìn)步還有利于檢測不僅僅是明顯的缺陷，還有更小的缺陷，從而推動高度一致、高產(chǎn)量的產(chǎn)品。
先進(jìn)的相控陣 SAM 系統(tǒng)使特種金屬部門能夠進(jìn)入更高水平的故障分析，因為其檢測水平和精度都很高。過去，檢測 500 微米的缺陷是目標(biāo)；現(xiàn)在則是 50 微米的缺陷，這是一個數(shù)量級的變化。對于高純度金屬，期望是檢查每一個項目，而不僅僅是幾個樣品。
掃描聲學(xué)顯微鏡
(SAM) 是一種非侵入式、非破壞性的超聲波檢測方法。該檢測已成為 100% 檢查半導(dǎo)體元件的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，用于識別微電子設(shè)備內(nèi)空隙、裂縫和不同層脫層等缺陷。現(xiàn)在，同樣嚴(yán)格的故障分析和質(zhì)量測試正應(yīng)用于特種金屬和合金，以檢測表面下的缺陷、脫粘、裂縫和其他異常情況。
掃描聲學(xué)顯微鏡的工作原理是將傳感器發(fā)出的聚焦聲音導(dǎo)向目標(biāo)物體上的一個小點(diǎn)。擊中物體的聲音會被散射、吸收、反射或傳輸。通過檢測散射脈沖的方向以及飛行時間，可以確定邊界或物體的存在及其距離。
為了生成圖像，需要逐點(diǎn)逐行掃描樣品。掃描模式包括單層視圖、托盤掃描和橫截面。多層掃描最多可包含 50 個獨(dú)立層。可以提取深度特定信息并將其應(yīng)用于創(chuàng)建二維和三維圖像，而無需耗時的斷層掃描程序和更昂貴的 X 射線。然后對圖像進(jìn)行分析，以檢測和表征裂紋、夾雜物和空隙等缺陷。
下一代 SAM 系統(tǒng)（例如 OKOS 的 MACROVUE 系統(tǒng)）可以檢測特種金屬和合金中的微小瑕疵，從而對所有材料進(jìn)行 100% 檢查。
當(dāng)需要高吞吐量進(jìn)行 100% 檢查時，可使用超高速單或雙龍門掃描系統(tǒng)以及 128 個傳感器進(jìn)行相控陣掃描。也可使用多個傳感器同時掃描以提高吞吐量。
在與一些公司合作對鋁和鋼樣品進(jìn)行的測試中，該設(shè)備能夠在三分鐘內(nèi)掃描完材料。之前，僅掃描一個部件就需要 40 分鐘。
一些 SAM 基礎(chǔ)知識
掃描聲學(xué)顯微鏡 (SAM) 基于掃描聲學(xué)顯微鏡的原理。它是眾多聲學(xué)顯微鏡方法之一，所有這些方法都被歸類為非破壞性方法，因為它們使用聲波，因此不會以任何方式改變或損壞被測物體。使用的聲波通常為非常高到超高頻率，范圍從 5 MHz 到 400 MHz 甚至更高。關(guān)于頻率和圖像分辨率的說明；一般來說，頻率越高，圖像的分辨率越高。相反，較低的頻率可以進(jìn)一步穿透物體，但不能提供高分辨率，因此這里需要權(quán)衡。
具體來說，SAM 使用一個傳感器來產(chǎn)生聲波，并將這些聲波聚焦在被測物體上的一個點(diǎn)上。為了檢測物體中的瑕疵，需要檢測散射的聲波并計算聲波的飛行時間，從而確定距離，從而確定物體中檢測到的瑕疵。
這個過程需要重復(fù)多次才能獲得被測材料的精確圖像。掃描模式包括單層視圖和更復(fù)雜的橫截面視圖。涉及多層的掃描也可用于提取信息以創(chuàng)建詳細(xì)的 2D 或 3D 圖像。
軟件的重要性
掃描的物理和機(jī)械方面非常重要，軟件對于提高分辨率和分析信息以生成詳細(xì)掃描同樣重要。多軸掃描選項支持 A、B 和 C 掃描、輪廓跟蹤、離線分析和復(fù)合材料、金屬和合金的虛擬重新掃描，從而通過檢測軟件實(shí)現(xiàn)高度精確的內(nèi)部和外部缺陷檢測和厚度測量。
OKOS 很早就決定提供軟件驅(qū)動的、基于生態(tài)系統(tǒng)的解決方案。該公司的 ODIS 聲學(xué)顯微鏡軟件支持從 2.25 到 230 MHz 的各種傳感器頻率。據(jù)估計，該公司的軟件驅(qū)動模型使他們能夠降低 SAM 測試的成本，同時以更快的速度提供更高質(zhì)量的檢查結(jié)果。
在電子、航空航天、醫(yī)療設(shè)備和其他行業(yè)中，對能夠進(jìn)行無損成像和材料分析的檢測設(shè)備的需求日益增加。借助更多傳感器和先進(jìn)軟件以極高的分辨率解釋信息，特種金屬制造商可以以高出一到兩個數(shù)量級的水平對 100% 的材料進(jìn)行檢測，以發(fā)現(xiàn)以前未檢測到的缺陷。
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