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2025 德国 PVA TePla - SAM 301 超声波扫描显微镜技术文章

更新时间:2026-03-18点击次数:125


2025德国PVA TePla - SAM 301超声波扫描显微镜

2025  德国 PVA TePla - SAM 301 超声波扫描显微镜技术文章
2025  德国 PVA TePla - SAM 301 超声波扫描显微镜技术文章

Lxyee  

利用材料内部组织因密度不同而对超声波声阻抗、超声波吸收与反射程度产生差异的特点,从而实现对材料内部缺陷的定性分析,在半导体封装及材料等行业中得到广泛应用。可分辨出材料、元器件内部的裂纹、空洞、气泡、分层缺陷、杂质等;广泛用于测试各种元器件、SMT焊接器件、IGBT器件、MEMS器件、晶圆键合等内部缺陷的无损检测,是提供高分辨率且无损检测的重要手段,和X-Ray, 电镜等为互补检测手段。


德国 PVA TePla– SAM 301 主要技术规格

· 机械结构

运动轴机构:

  • X / Y 轴均为超高性能线性马达,且内置磁力机构,配合0.1um光栅尺精确 定位,工字型平衡惯性机构,配置80mm厚仪器设备专用大理石防震台, 在高速扫描过程中可隔绝振动的影响,可避免图像因快速扫描而失真;

扫描范围:

  • 最小:1um x 1μm  最大:≥ 320 x 320 mm ;

  • 可自定义扫描区域,可任意输入或框选扫描面积(正方形,矩形,菱形或客户任意自绘图形);自定义序列扫描,跳过没有样品的空白位置;

X 轴扫描速度:

  • 可自动寻找被测样品的中心位置和样品边缘尺寸,自动设定扫描范围 最大扫描速度1,500mm/秒,平均可用扫描速度1,000mm/秒,速度可调 ± 0.1μm

XY 轴机械重复定位精度:

  • 移动范围(行程) >105mm;

Z 轴:

  • 移动范围(行程) >105mm;

  • 软件可设置Z-轴安全距离Z-limit,避免由于误操作导致探头撞击样品; Z 轴自动对焦zhuanli号:DE102006005449A1;

自动对焦功能:

  • 不仅具有表面自动对焦功能,同时还可对样品内部任意界面自动对焦;

  • 在用户需要重复检测同一种类样品时,即使样品摆放有一定的高度误差,设备可以自动对焦到所设定的界面,操作人员不需要每次扫描前将对焦位置重新校准,只需要直接扫描即可。

    Z-Staple 层层对焦功能:

  • Z 轴可逐层自动调整焦距位置,自动获得各层面的C-扫描图像;检测厚样品时,逐层自动对焦可设定步距,Z-轴探头按设定的步距(最小1um)从样品底部开始向上逐层(最多100层)自动扫描,无需人工干预;

· 电子部分

超声波接收/发射器:

  • 500MHz 带宽 (可支持使用 400MHz 频率探头);

换能器(探头)支持范围:

  • 1MHz-400MHz 不同频率和焦距可选 , 所有探头外径最大不超过15mm 采样频率1.25G/Sec, 4G 内存,自带散热风扇;5G采样频率可额外选配;

· *ADC 卡

射频增益:

-22dB-50dB, 最小调节步进精度 0.1dB/步,最大增益 ≥150dB

C 扫描时间窗口:

最大:500,000 ns, 最小步进 0.25ns

双通道:

具有双通道接口,后续可以升级为双探头扫描系统,2倍提高扫描效率

标准工作水槽及样品台:

尺寸≥ 560 x 800 x 150 mm ,可定制其他尺寸水槽;含防腐蚀样品台

· Winsam 8 操作与分析软件

主要扫描模式:

A-Scan(点扫描)、B-Scan(纵向扫描)、C-Scan(横向扫描)、X-Scan (多层断层C扫描)、多重门限扫描、T-Scan (透射扫描)-选项、High Quality-高清晰扫描、表面跟踪扫描、Z-Scan实体扫描模式(虚拟再生扫描功能)、多重区域扫描下包括 托盘矩阵扫描、 Z变换扫描(探测扫描)、顺序扫描(序列扫描)、预扫描、自动扫描、分频扫描、覆盖扫描、插值扫描模式等;

A 扫描特点:

  • 可以生成多个A波形显示窗口,并且没有数量限制;

  • 能够在一个窗口中同时显示出10个不同位置的波形情况,便于比较有缺陷位置和正常位置波形的差异;

  • A 波形输出格式: png 图片格式、 txt 数据格式;

  • 可根据需要,随时改变A扫描的窗口大小;

  • 能实现A-Scan Overlay及多点A-Scan记录;

  • 波形显示窗口提供傅里叶变换FFT的结果图像,便于对波形进行分析

B 扫描特点:

  • B扫描能够显示出样品纵向切面的实际图像,而不是虚拟图像,能够显示出器件内部剖面实际翘曲情况或缺陷的深度分布;

  • 对疑似缺陷位置做B扫描,得到B扫描图像所需时间不得超过2秒

C 扫描特点:

  • 多层C扫描: 扫描层数 >400层, 400张以上不同层C扫描图像可同时显示;可独立设置不同层面的厚度;

  • 可设置不同深度C扫描窗口,同时进行扫描,并且每个C 扫描的窗口位置,宽度,亮度,对比度,表面跟踪等都可以单独设置,避免越到下层,图像越暗,分辨率越差的情况的扫描图像;

C 扫描窗口精确设置:

C扫描窗口的起始位置和宽度方法精确,不会根据操作人员的经验随意设定,避免操作人员的主观设定,便于不同操作人员可得到相同的检测结果;

FIR 分频扫描:

可将探头的频带分割为一个一个窄的频带,使用一个探头,在该探头的频率分布带宽范围内分成许多窄的频率段分布扫描,从而找出其中可以获得最高分辨率图像的最佳的频段范围; 可避免重复购买同一焦距探头;

Over Scan 覆盖扫描:

可将被测样品中不同高度的界面,分别对焦扫描,组合在一个图像中,实现一个完整的样品内部扫描图像;

托盘扫描 Tray Scan:

在一个托盘上放置多个相同扫描模块时,可以设置二种Tray托盘扫描模式:1)按顺序逐个单独扫描每个模块,自动跳过未放模块空置的位置,每个模块出一张扫描图像 ;2)连续扫描整个托盘,可以设置整个托盘出一张扫描图像,也可以每个模块分别出一张图片;


· Z 扫描(实体扫描)

通过一次性扫描获得包括 A、B、C、X等扫描模式的所有信号,完成扫描后可以离线获得样品内任意位置的A、B、C、X等扫描图像,且样品扫描后所有点的A波形数据可导出txt文件,以便进一步分析和处理;


· 表面跟踪扫描:

  • 表面跟踪线可以根据需要随意上下,左右移动,可任意改变跟踪范围,并且可以改变表面跟踪线所跟踪的A-扫描正负波形,不仅能解决由于样品不平造成的图像不准确,而且可以通过改变跟踪A-扫描正负波的形式解决相位检测中的着色不准确问题;

  • 同时可跟踪样品内部多个不同界面; 可同时提供3个以上表面跟踪线,从而消除样品多重翘曲而造成部分扫描不到的影响,一次性扫描芯片焊接层的图像;

  • 可以选择跟踪样品表面反射波的第一个波或最大的波,从而避免由于样品表面不平整所带来杂波的影响;

表面稳定功能:

可消除或减弱样品表面刻字,激光打标等对样品内部超声信号的影响;

图像分辨率:  

  • 最小: 2 x 1像素 最大42,000 x 42,000 像素, 精度最小0.5um/像素;

  • 在输入扫描面积和每个像素的分辨尺寸后,软件自动计算图像分辨率;

图片保存格式:

tiff, bmp, jpeg,或者png;  tiff格式能一键存储保存所有的扫描参数;

定量测量:

X -Y 长度计算;厚度与距离测量;胶厚测量;可根据样品的实际轮廓( 圆形,矩形,不规则形)对检测界面、焊接界面质量进行缺陷面积百分比统计分析,样品扫描后可采用鼠标选择扫描范围后提供缺陷尺寸列表并输出报告(可显示所有孔洞尺寸、面积等信息,分析区域的孔洞率、最大孔洞尺寸、面积等),点击列表中任一行可显示该缺陷在扫描图像上的 X/Y 区域,便于进一步分析和定位缺陷;可进行表面平整度测试,显示样品表面3D形貌图并计算高度差异等;

缺陷百分比报告:

缺陷报告可另存为.csv 格式,便于二次编辑;CSV 报告内容包括 :缺陷百分比、 缺陷所占像素点的个数、缺陷所占面积大小、缺陷的 X、Y坐标、缺陷的长度和宽度;

缺陷自动判别功能:

软件可按预先设定的标准,如总着色区域面积、总着色区域占比、单个着色区域面积、单个着色区域占比等,来自动判定备测器件合格与否;

报告生成:

扫描后自动生成扫描分析报告,报告中包含:最终扫描图片、各种扫描参数设置、样品的A扫描波形图;

缺陷着色:

  • 自动相位成像;根据相位翻转原理对缺陷自动着色,256种颜色可供编程选择;根据灰度等级手动着色;根据渡越时间手动着色,根据厚度变化手动着色(已知材料的阻抗值)

  • 可对扫描图片进行处理,可定义数个感兴趣区域进行定量分析;感兴趣区域的颜色可由用户自由设定,便于进行分层缺陷分析

X/Y轴移动方向:

用户可自主选择XY轴移动方向:如 XY轴同时移动,或 X轴/Y轴先动;

探头回归方式:

用户可自主选择各种探头回位方式:如探头在XY方向上都回到Home位置,Z方向上回到最高点、或探头在XY方向上回到Home位置,Z方向不变、或探头在Z方向上回到最高点,XY方向不变、或探头在XYZ方向上都移动到上一次扫描的位置、或探头在XY反向上移动到上一次扫描的位置,Z不变等多种探头回位方式;

参数调用方式:

用户可自主选择以何种方式调用之前扫描保存的图片来获得扫描参数,如可以调用之前扫描保存的所有参数,包括脉冲,扫描位置,Z轴高度等;或只调用之前保存的脉冲参数,门限设置等;或仅调用之前扫描时探头的X-Y-Z位置;或仅用来调用之前扫描时的X-Y位置,但不包括Z等

工控计算机(PC 工作站):

工控机,基本配置:Intel八核处理器,CPU 3.5GHz,64GB 内存,1T硬盘,DVD-RW刻录光驱,高速图像卡,Windows 10-64 位操作系统,USB及网络接口,2台27" 宽屏液晶显示器,配置防静电操作台;

软件操作界面更改:

软件操作界面可根据用户使用习惯或专业术语,自行命名(中英文切换);

扫描时间估算:

软件需具有扫描时间估算,能显示整体扫描所需时间和剩余扫描所需时间;

菜单设置批次执行:

可由用户设置扫描程序,程序中允许包括多个C扫描窗口,多个等间隔C扫描窗口,多个不等间隔C扫描,数量不受限制,软件可一次性完成所有所设定的扫描模式;

存储及文本功能:

扫描完成可按预设路径自动存储,无需人工操作;可对检测图像添加注释

系统自我保护功能:

开机后软件、硬件自检功能,具有故障或良好状态提示;具有Z轴对焦限位保护功能,可避免换能器(探头)因误操作与样品发生撞击;


· SAMnalysis IA图像处理与分析软件包  

图像处理,包括图像增强、滤波、平滑、锐利等常规的图像处理功能;渡越时间分析;推拉窗口分析;厚度估计;声速计算;波形比较分析;三维图像显示和分析,对三维图像任意缩放、旋转,切割等;

设备电源:

220V±10%, 50Hz, 系统耗电功率不超过 1500W;

推荐选项:

  • DTS高分辨率动态透射扫描单元 : 透射接收探头焦距可调 透射接收探头 15MHz, 25MHz, 40MHz 可供选择;

  • 检测工装治具、晶圆治具治具、治具自动出入水机构

  • Hibert Filter 外置滤波器(适用于110M 以上高频探头使用) 可主动消除110M及以上高频探头杂波, 提高有用的信号波形的增益 从而使扫描的图像更清晰;软件进行外置滤波器的开关控制,由操作 人员根据样品测试情况选择是否开启;

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