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超聲波掃描顯微鏡，英文是：Scanning Acoustic Microscope，簡稱SAM，由于它的主要工作模式是C模式，因此也簡稱：C-SAM。現在做失效分析的第三方實驗室里，這個設備直接被通稱為C-SAM，就像X射線透射機被通稱為X-Ray一樣。

應用領域

• 半導體電子行業：半導體晶圓片、封裝器件、大功率器件IGBT、紅外器件、光電傳感器件、SMT貼片器件、MEMS等;
• 材料行業：復合材料、鍍膜、電鍍、注塑、合金、超導材料、陶瓷、金屬焊接、摩擦界面等；
• 生物醫學：活體細胞動態研究、骨骼、血管的研究等.

上個世紀的90年代中，微電子器件的大規模生產制程中，發現IC的Die上下表面脫層，錫球/芯片裂縫、或填膠中的裂縫、封裝材料（很多塑封材料） 內部的氣孔等缺陷，無法用常規的X-ray失效分析手段檢測到，此時，一種新型的測試技術被引入到芯片的后封裝測試領域，它就是超聲波掃描顯微鏡。說是顯 微鏡，其實它與常規的光學顯微鏡兩者沒有任何關系，只是因為這個設備最早是由國外廠家先行研發并投入到生產領域，這個名字也是直接從外文直譯過來，因此中 文嚴格可以稱為：中高頻超聲波無損檢測系統，或許更為合適。

工作原理

超聲波掃描顯微鏡有兩種工作模式：基于超聲波脈沖反射和透射模式工作的。反射模式是主要的工作模式，它的特點是分辨率高，對待測樣品厚度的沒有限制。透射模式只在半導體企業中用作器件篩選。

該系統的核心就是帶壓電陶瓷的微波鏈，壓電陶瓷在射頻信號發生的激勵下，產生短的聲脈沖，隨后這些聲脈沖被聲透鏡聚焦在一起，超聲波掃描顯微鏡的這 個帶壓電陶瓷的部件叫換能器，英文是：Transducer。換能器既能把電信號轉換成聲波信號，又能把從待測樣品反射或透射回來的聲波信號轉換成電信 號，送回系統進行處理。

換能器負責將電磁脈沖轉換成聲脈沖，離開換能器后，聲波被聲透鏡通過耦合介質（一般是去離子水或無水酒精等）聚焦在樣品上。耦合介質是為了防止超聲 波信號快速衰減，因為超聲波信號在一些稀疏介質中傳播是，會快速衰減。樣品置于耦合介質中，只要聲波信號在樣品表面或者內部遇到聲波阻抗介面（如遇到孔 隙、氣泡、裂紋等），就會發生反射。

換能器接收到反射信號后，會將其轉換成電脈沖，超聲波信號轉換成電脈沖后表征為256級灰度值。每只換能器都有其特定的超聲波頻率，凱斯安公司可以針對用戶的需要特別配置。這個過程就是超聲波掃描顯微鏡反射工作模式的基本過程。

另一種工作模式叫透射模式。透射掃描時，樣品下方要安裝另外一只換能器，這只換能器會接收所有完全穿透樣品的超聲波信號。根據接收的信號就能還原出各種超聲波C掃圖像。

在失效分析中的應用

• 晶圓面處分層缺陷
• 錫球、晶圓、或填膠中的開裂
• 晶圓的傾斜
• 各種可能之孔洞（晶圓接合面、錫球、填膠…等）

在失效分析中的優勢

• 非破壞性、無損檢測材料或IC芯片內部結構
• 可分層掃描、多層掃描
• 實施、直觀的圖像及分析
• 缺陷的測量及缺陷面積和數量統計
• 可顯示材料內部的三維圖像
• 對人體是沒有傷害的
• 可檢測各種缺陷（裂紋、分層、夾雜物、附著物、空洞、孔洞等）