Microscopio acustico a scansione - Scanning acoustic microscope

Un centesimo scansionato al microscopio acustico a 50 MHz

Un microscopio acustico a scansione ( SAM ) è un dispositivo che utilizza il suono focalizzato per indagare, misurare o visualizzare un oggetto (un processo chiamato tomografia acustica a scansione). È comunemente usato nell'analisi dei guasti e nella valutazione non distruttiva . Ha anche applicazioni nella ricerca biologica e medica. L'industria dei semiconduttori ha scoperto che il SAM è utile per rilevare vuoti, crepe e delaminazioni all'interno di pacchetti microelettronici.

Storia

Il primo microscopio acustico a scansione (SAM), con una lente ad ultrasuoni da 50 MHz, è stato sviluppato nel 1974 da RA Lemons e CF Quate presso il Microwave Laboratory della Stanford University . Pochi anni dopo, nel 1980, fu realizzato da R.Gr. il primo SAM a trasmissione passante ad alta risoluzione (con una frequenza fino a 500 MHz). Maev e i suoi studenti nel suo Laboratorio di Introscopia Biofisica dell'Accademia Russa delle Scienze . Il primo SAM commerciale ELSAM, con un'ampia gamma di frequenze da 100 MHz fino a 1,8 GHz, è stato costruito presso la Ernst Leitz GmbH dal gruppo guidato da Martin Hoppe e dai suoi consulenti Abdullah Atalar ( Stanford University ), Roman Maev ( Russian Academy of Sciences ) e Andrew Briggs ( Università di Oxford .)

Da allora, sono stati apportati molti miglioramenti a tali sistemi per migliorare la risoluzione e la precisione. La maggior parte di essi è stata descritta in dettaglio nella monografia Advanced in Acoustic Microscopy, Ed. di Andrew Briggs , 1992, Oxford University Press e nella monografia di Roman Maev , Acoustic Microscopy Fundamentals and Applications, Monograph, Wiley & Son - VCH, 291 pagine, agosto 2008, nonché recentemente in.

Principi di funzionamento

La microscopia acustica a scansione funziona dirigendo il suono focalizzato da un trasduttore in un piccolo punto su un oggetto target. Il suono che colpisce l'oggetto viene diffuso, assorbito, riflesso (diffuso a 180°) o trasmesso (diffuso a 0°). È possibile rilevare gli impulsi sparsi che viaggiano in una direzione particolare. Un impulso rilevato informa della presenza di un confine o di un oggetto. Il "tempo di volo" dell'impulso è definito come il tempo impiegato per essere emesso da una sorgente acustica, diffuso da un oggetto e ricevuto dal rivelatore, che di solito coincide con la sorgente. Il tempo di volo può essere utilizzato per determinare la distanza della disomogeneità dalla fonte data la conoscenza della velocità attraverso il mezzo.

Sulla base della misurazione, viene assegnato un valore alla posizione indagata. Il trasduttore (o oggetto) viene spostato leggermente e poi nuovamente insonificato. Questo processo viene ripetuto in modo sistematico fino a quando l'intera regione di interesse è stata investigata. Spesso i valori per ogni punto sono assemblati in un'immagine dell'oggetto. Il contrasto visto nell'immagine si basa sulla geometria dell'oggetto o sulla composizione del materiale. La risoluzione dell'immagine è limitata dalla risoluzione fisica della scansione o dall'ampiezza del raggio sonoro (che a sua volta è determinata dalla frequenza del suono).

Applicazioni

- Controllo rapido della produzione - Standard: IPC A610, Mil-Std883, J-Std-035, Esa, ecc. - Smistamento delle parti - Ispezione di piazzole di saldatura, flip-chip, underfill, die-attach - Giunti di tenuta - Giunti brasati e saldati - Qualificazione e selezione rapida di colle, adesivi, analisi comparative di invecchiamento, ecc - Inclusioni, eterogeneità, porosità, crepe nel materiale

Test del dispositivo

SAM viene utilizzato per il rilevamento della contraffazione, i test di affidabilità dei prodotti, la convalida dei processi, la qualificazione dei fornitori, il controllo qualità, l'analisi dei guasti, la ricerca e lo sviluppo. Il rilevamento delle discontinuità nel silicio è solo uno dei modi in cui la microscopia acustica a scansione viene utilizzata per i test nel mercato dei semiconduttori.

Medicina e biologia

Il SAM può fornire dati sull'elasticità di cellule e tessuti, che possono fornire informazioni utili sulle forze fisiche che tengono le strutture in una forma particolare e sulla meccanica di strutture come il citoscheletro . Questi studi sono particolarmente preziosi per studiare processi come la motilità cellulare .

Sono stati inoltre eseguiti alcuni lavori per valutare la profondità di penetrazione delle particelle iniettate nella pelle mediante iniezione senza ago

Un'altra direzione promettente è stata avviata da diversi gruppi per progettare e costruire SAM portatile portatile per la diagnostica del sottosuolo dei tessuti molli e duri e questa direzione è attualmente nel processo di commercializzazione nella pratica clinica e cosmetologica.

Guarda anche

Riferimenti