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。