超声SAT检测技术，电子陶瓷的无损检测手段

一、超声扫描检测的工作原理及优势特点

超声波扫描显微镜检测，也就是俗称的超声SAT检测技术，也称为水浸式超声波断层扫描成像技术，是一种对分层等面积型缺陷相当敏感的无损检测手段。

图 超声波探伤原理示意，图源网络

超声扫描成像原理是基于超声波的透射或反射折射性质，超声回波成像原理，对材料进行扫描，超声波穿过工件遇到内部结构不同的材料的交合面会形成不同的折射波，经过计算可以得到材料内部缺陷的图像。

超声检测对人体无害；检测精准，成像直观，对缺陷敏感，检测材料范围广，支持分层扫描、断层扫描，可对缺陷进行定性定量分析，如缺陷面积、深度、占比等，分辨率高。

图 超声显微成像(AM)和X射线成像技术的差别

超声波扫描显微镜具有其他检测手段无法比拟的优势。传统人工破坏性检测费时费力，无法实现100%全检；X-ray对分层的空气不是非常的敏感，难以观察到键合分层、空洞等缺陷，且扫描速度、灵敏度和安全性也不及超声波扫描（SAT）。

二、超声扫描检测在电子陶瓷领域的应用

1.覆铜陶瓷基板检测

陶瓷覆铜基板（DBC/AMB）由陶瓷层和覆铜金属层组成，在制造过程中可能会产生裂纹、分层、空洞、气孔、虚焊、铜面氧化等多种缺陷，直接影响陶瓷基板的可靠性，导致后续产品出现热失效等问题。

图 陶瓷覆铜板超声波检测，摄于CMPE2023广林达展台

超声波扫描显微镜（SAM/SAT）是检测DBC、AMB陶瓷基板内部缺陷，采用水浸式超声波断层扫描成像技术，由探头发射超声波，通过液体介质进入陶瓷基板内部，根据回波信号的区别来判断是否存在缺陷。

简单来说，如果陶瓷基板是均匀致密的，那么信号幅值会相同，如果存在裂纹、夹渣、分层等缺陷，信号幅值会有明显变化。

2.多层陶瓷电容器（MLCC）

扫描超声方法是分析多层陶瓷电容器（MLCC）的最重要的无损检测方法。可以十分有效地探测空洞、分层和水平裂纹。由于超声的分析原理主要是平面反射，因而对垂直裂纹如绝大多数的烧结裂纹、垂直分量较大的弯曲裂纹的分辨能力不强。同时一般多层陶瓷电容器的检测需要较高的超声频率。下图为典型的空洞和分层的扫描超声检测结果。

图 典型扫描超声显微镜检测多层陶瓷电容器典型缺陷（检测频率 100MHz）：左图中亮点为一空洞；右图中亮区为电容器内部分层。

三、超声扫描检测设备供应商名单

• 苏州广林达电子科技有限公司
• 津上智造智能科技江苏有限公司
• 苏州精创光学仪器有限公司
• 上海骄成超声波技术股份有限公司
• 广州多浦乐电子科技股份有限公司
• 和伍智造营（上海）科技发展有限公司
• 德国PVA TePla/科视达(中国)有限公司（独家代理）
• Nordson
• ……

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3.各公司官网

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一、精密陶瓷产业链：

1、陶瓷器件及材料：MLCC、LTCC、HTCC、微波介质陶瓷、压电陶瓷、钛酸钡、碳酸钡、氧化钛、氧化铝、氧化锆、玻璃粉、氮化铝、LTCC介质陶瓷粉体、稀土氧化物、生瓷带等；

2、精密陶瓷：氧化锆、氧化铝、氮化铝、氮化硅、碳化硅、氧化钇、结构陶瓷、高温陶瓷、透明陶瓷、陶瓷微珠、新能源陶瓷、陶瓷轴承、陶瓷球、半导体陶瓷（搬运臂、陶瓷劈刀、静电卡盘、蚀刻环……）、3D打印陶瓷、燃料电池（SOFC）隔膜片、穿戴陶瓷、光纤陶瓷插芯、陶瓷套筒、CIM、生物陶瓷等。

3、陶瓷基板及封装外壳：陶瓷封装外壳、DPC、DBC、AMB、HTCC基板、LTCC基板、薄膜电路板、厚膜电路板、陶瓷封装基座、热沉、氧化铝、氮化铝、氮化硅、氧化铍、莫来石粉体及基板等；

4、金属材料：银粉、金粉、铜粉、镍粉、焊料（焊片、焊膏）、MLCC用内/外电极浆料、LTCC银浆、金浆、钨钼浆料、铜浆、靶材、无氧铜带、可伐合金、金属冲压件等；

5、助剂：陶瓷和导电浆料用分散剂、黏合剂、增塑剂、絮凝剂、矿化剂、消泡剂、润滑剂、烧结助剂等；

6、设备：

陶瓷加工设备：砂磨机、球磨机、真空脱泡机、三辊机、喷雾造粒机、干压机、流延机、注塑机、3D打印机、模具、干燥设备、研磨机、精雕机、裁片机、激光设备、打孔机、填孔机、丝网印刷机、叠层机、层压机、等静压机、热切机、整平机、排胶炉、烧结炉、钎焊设备、电镀设备、化学镀、喷银机、浸银机、端银机、真空镀膜设备、显影设备、去膜设备、蚀刻机、湿制程设备、等离子清洗、超声波清洗、自动化设备、剥离强度测试仪、AOI检测设备、打标机；

封装测试设备：贴片机、引线键合机、封盖机、平行缝焊封帽、切筋机、钎焊设备、激光调阻机、网络分析仪、热循环测试设备、测厚仪、氦气检漏仪、老化设备、外观检测、超声波扫描显微镜、X-光检测、激光打标、分选设备、测包编带机等；

7、耗材：离型膜、载带（塑料和纸质）、耐火材料、承烧板/匣钵（氧化铝、刚玉莫来石、氮化硼等）、承烧网、发泡胶、研磨耗材（金刚石微粉、研磨液）、精密网版、清洗剂、电镀药水等。

二、热管理产业链：

1、热管理材料：氧化铝、氮化铝、氮化硼、石墨烯、石墨、碳纳米管、空心玻璃微珠、导热粉体、散热基板、热沉（钨铜、钼铜、氮化铝、金刚石等）、铝碳化硅AlSiC、相变材料、导热凝胶、导热界面材料、导热垫片、导热胶带、灌封胶、热管/均热板；

2、散热器件：半导体制冷片（TEC）、IGBT散热器（铜、铝）、大功率晶体管散热器、通信基站散热壳体、液态金属散热器、插针式散热器等;

3、设备：压延机、涂布机、分条机、模切机、复卷机、切片机，CNC设备、压铸/冲压设备、热分析仪器、激光导热仪、导热系数仪、强度试验机、检测设备、自动化等。

三、功率半导体器件封装产业链：

1、材料：碳化硅，陶瓷衬板（DBC、AMB）、封装管壳、键合丝、散热基板（铜、铝碳化硅AlSiC）、导热硅凝胶、环氧灌封胶、焊料（预制焊片）、银膜/银膏、散热器（铜、铝）、功率引出端子（铜端子）、外壳（工程塑料PPS、PBT、高温尼龙）、清洗剂等；

2、设备及配件：真空焊接炉、贴片机、固晶机、引线键合机、X-ray、推拉力测试机、等离子清洗设备、点胶机、丝网印刷机、超声波扫描设备、动静态测试机、点/灌胶机、银烧结设备、垂直固化炉、甲酸真空共晶炉、自动封盖设备、高速插针机、弯折设备、超声波焊接机、视觉检测设备、推拉力测试机、高低温冲击设备、功率循环测试设备、打标机、检验平台、治具等；

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原文始发于微信公众号（艾邦陶瓷展）：超声SAT检测技术，电子陶瓷的无损检测手段