Scanning Acoustic Microscopy
Scanning Acoustic Microscopy
Die akustische Mikroskopie bietet den einzigartigen Vorteil, die innere Struktur eines Materials zerstörungsfrei zu untersuchen – wie etwa Ingots bei der Herstellung von Wafern und MEMS-Systemen, die für Infrarot- oder Röntgenverfahren undurchlässig sind. Durch die Messung von Schwankungen der akustischen Impedanz innerhalb einer Probe erzeugt diese Methode deutliche Kontraste, die verborgene Strukturen sichtbar machen. Eine besondere Eigenschaft ist die vollständige Reflexion von Schallwellen an Lufteinschlüssen, die helle Signale und Phasenverschiebungen erzeugt. Dadurch eignet sich die akustische Mikroskopie hervorragend zur Erkennung von Materialdefekten wie Mikrorissen, Einschlüssen, Gasblasen oder Delaminationen – ein entscheidender Beitrag zu Qualitätssicherung und fortgeschrittener Materialanalyse.
Ausführung von zerstörungsfreien Analysen
Scan-Modi der Ultraschallmikroskopie
Scan- Modi – auch Abbildungsmodi genannt - können im akustischen Mikroskop zerstörungsfrei Analysen über den inneren Aufbau von Bauteilen ausführen. Insbesondere helfen diese Abbildungsmöglichkeiten bei Bauteilen zur Erläuterung der einzelnen Schichten und Strukturen zur Delamination- und Riss- Erkennungen. Um detaillierte Einsichten zu bekommen, werden verschiedene Abbildungs- oder Scan Modi verwendet.
Scan-Modi | Messungen im Überblick
Der A-Scan bietet eine lokale Flugzeitinformation aus der Probe (engl. “time of flight“) — eine zeitabhängig aus dem Bauteil reflektierte Ultraschallwelle. Diese Information digitalisiert den ausgewählten Probenbereich durch ein vorher festgelegtes Daten-Gate. Dieses Daten-Gate für die quantitative Zeit-Distanz-Messung (Echo-Zeit) wird für das Einstellen von elektronischen Zeitfenstern in die Tiefe verwendet. Entsprechend ausgewählte Bereiche werden dann im C-Scan aufgenommen. Ein digitales Oszilloskop auf dem Bildschirm bildet die ankommenden Echos ab. Wenn mehr als ein Zeitfenster platziert wird (X- oder G-Scan), werden mehrere Bilder auf dem Monitor angezeigt.
Beim B-Scan handelt es sich im Grunde genommen um eine Aneinanderreihung von A-Scans. Sie erzeugen eine tiefenaufgelöste Querschnittsaufnahme des Bauteils in X-Richtung. Das Gate wird dabei über den gesamten Zeitbereich gesetzt, wobei es vom Anwender konfiguriert werden kann. Mit Hilfe der SAMnalysis Software sind weitere Möglichkeiten für die B-Scan-Analyse gegeben.
Hierbei wird das Gate in einer bestimmten Tiefe und Breite gesetzt (gesteuert in WINSAM). Das Abscannen des Bauteils in X- und Y-Richtung erzeugt ein Schichtbild des Bauteils, dessen Breite der des gesetzten Daten-Gates entspricht. Im Fall delaminierter Flächen kann dieser Bereich sofort rot markiert werden (Anzeige der Phasenumkehr).
Im X-Scan können mehr als 100 C-Scan-Bilder unterschiedlicher Tiefenbereiche während eines Scanvorgangs in Echtzeit simultan erzeugt und angezeigt werden.
Der Z-Scan-Mode zeichnet dreidimensionale Datensätze (tomographische Informationen) auf und ermöglicht offline-Rekonstruktionen von B-, C-, D-, P-, X-, A- und 3D-Scans sowie Laufzeitmessungen der Bilder mit frei wählbaren Gates. Diese können nachfolgend durch die SAMnalysis- und die WINSAM-Software bearbeitet werden.
Ein Transducer oberhalb der Probe stößt ein Ultraschallsignal aus, das von einem zweiten Transducer, unterhalb der Probe, detektiert wird. Dieser Scan-Modus liefert dem Nutzer Informationen über die untere Struktur der Probe. Hierbei analysieren beide Transducer gleichzeitig die Probe.
Industrien im Fokus
Energie
Scanning Acoustic Microscopy ermöglicht eine zuverlässige, zerstörungsfreie Prüfung von Leistungselektronik‑ und Halbleiterkomponenten im Energiesektor und stellt damit Qualität und Sicherheit in kritischen Anwendungen sicher. Die Technologie erkennt interne Defekte wie Delaminationen, Lunker, Risse oder Bondfehler in Modulen wie IGBTs, Kühlkörpern, Dünnschichtstrukturen oder fortschrittlichen Halbleiterbauelementen.
Automotive
Die zerstörungsfreie Vollprüfung ist für sicherheitskritische Baugruppen in der Automobilindustrie unverzichtbar.
Mit dem Fortschritt der Elektromobilität müssen neue Technologien und Leistungselektronik in Fahrzeugen, Verbrennungsmotoren und Schienenfahrzeugen strengen Qualitätsanforderungen genügen. Unsere Systeme prüfen Verbundwerkstoffe, Leistungselektronik, Sensoren, Steuergeräte, Dichtungen sowie geschweißte, gelötete und gesinterte Verbindungen.
Halbleiter
Unsere Systeme ermöglichen eine zerstörungsfreie Strukturanalyse zur Erkennung von Defekten und Kontaktfehlern in der Halbleiterproduktion und unterstützen Anwendungen vom Frontend bis zum Backend. Typische Prüfobjekte umfassen Wafer, SiC‑ und Silizium‑Ingots, MEMS, Die‑Strukturen, Mikroprozessoren, LEDs, Flip‑Chips, Leistungselektronik, Bond‑Interfaces, CMOS‑Sensoren, umspritzte und passive Bauelemente sowie Packaging‑Strukturen.
Medizin
Die zerstörungsfreie akustische Mikroskopie ermöglicht die Darstellung unterhalb der Oberfläche liegender Strukturen in medizinischen Proben ohne Vorbehandlung und erlaubt dadurch eine zuverlässige, hochwertige Analyse von Implantaten, Knochen, Gewebe, Zellen, Thrombenbildung und Zahnstrukturen. Die kontinuierliche Zusammenarbeit mit führenden Forschungseinrichtungen gewährleistet eine fortlaufende technologische Weiterentwicklung für medizinische Anwendungen.
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