超声波的发展历史
超声波显微镜的发展历史可以追溯到19世纪末和20世纪初，这一时期物理学上发现了压电效应与反压电效应，这为利用电子学技术产生超声波提供了可能，从而揭开了超声技术发展的序幕。
超声波的发现源于意大利，18世纪时，意大利教士、生物学家斯帕兰扎尼揭示了蝙蝠能在黑暗中飞行自如的奥秘，发现它们是用超声波确定障碍物的位置。超声波的运用则源于英国，20世纪50年代，英国格拉斯哥医生唐纳德发现，超声波可以用来探测孕妇腹中胎儿的情况，这一发现极大地推动了超声波在医学领域的应用。
超声波显微镜的工作原理
核心部件与信号转换
超声波扫描显微镜的核心是带压电陶瓷的微波链，这个带压电陶瓷的部件叫换能器。压电陶瓷在射频信号发生的激励下，产生短的声脉冲。换能器既能把电信号转换成声波信号，又能把从待测样品反射或透射回来的声波信号转换成电信号，送回系统进行处理。换能器负责将电磁脉冲转换成声脉冲，离开换能器后，声波被声透镜通过耦合介质（一般是去离子水或无水酒精等）聚焦在样品上。耦合介质的作用是防止超声波信号快速衰减，因为超声波信号在一些稀疏介质中传播时，会快速衰减。
超声波扫描显微镜的基本原理是，通过发射短波传递到样品内部，在经过两种不同材质之间界面时，由于不同材质的阻抗不同，吸收和反射程度也不同，所以能够采集不同的反射能量信息或者相位信息，由此来检查样品内部出现的分层、裂缝或者空洞等缺陷，做到不破坏产品检查产品内部缺陷。
反射模式原理
反射模式是主要的工作模式。样品置于耦合介质中，只要声波信号在样品表面或者内部遇到声波阻抗介面（如遇到孔隙、气泡、裂纹等），就会发生反射。换能器接收到反射信号后，会将其转换成电脉冲，超声波信号转换成电脉冲后表征为256级灰度值。通过对这些反射信号的分析，就能检测出样品内部的缺陷情况。
透射模式原理
透射模式只在半导体企业中用作器件筛选。透射扫描时，样品下方要安装另外一只换能器，这只换能器会接收所有完全穿透样品的超声波信号。根据接收的信号就能还原出各种超声波C扫图像。
检测方式优势
无损检测：超声波显微镜具有不用拆除组件外部封装的非破坏性检测能力，可以在不需破坏封装的情况下探测到分层、空洞和裂缝等缺陷。这对于半导体器件的后封装检测至关重要，因为在不破坏封装的前提下，能有效避免对器件造成额外损伤，确保器件后续仍可正常使用。比如在集成电路（芯片）、大功率器件如 IGBT 的检测中，可直接对封装后的器件进行检测，不会影响其原有性能。
非接触式检测：与传统的接触式检测手段相比，采用非接触式检测方式，避免了因接触可能导致的材料损伤或污染。这对于一些易碎、易污染或需要保持原始状态的材料来说尤为重要。
精确定位与定量分析：不同类型的超声显微镜能对特定缺陷进行精确定位和定量分析。例如分层超声显微镜能检测出分层的位置、面积和深度；气泡超声显微镜能检测出气泡的位置、大小和分布情况；裂缝超声显微镜能检测出裂缝的深度、宽度、长度以及走向和形态；孔洞超声显微镜能检测出孔洞的位置、大小，还能分析孔洞的形状和分布规律。
高分辨率成像：压电陶瓷晶体产生的超声波打到待测物品上，将声波在不同界面上反射或穿透信号接收后成像，再以成像和信号加以分析。能够提供微米级甚至纳米级的分辨率，能够清晰地揭示半导体材料内部的细微结构和缺陷，这对于检测微小缺陷和细微结构时具有独特的优势，可精准定位缺陷，满足半导体制造对高精度检测的需求。
三维图像显示：可以显示材料内部的三维图像，可分层扫描、多层扫描，能提供 IC 封装因水气或热能所造成破坏分析，例如裂缝、空洞和脱层等。通过不同的扫描方式可以实现材料内部横截面、纵切面、声透射二维图像，不同焦距多层析图、3D 图等，保证了半导体内部结构观测的完整性，让检测人员更直观地了解器件内部的情况。
不受材料透明度限制：能够检测金属、陶瓷、塑料等多种材料，不受材料透明度的限制，应用范围广泛。
多领域应用：在电子、航空航天、汽车制造、电子封装、机械、化工、电力、医学、考古、地质勘探、石油开采等多个领域都具有普遍应用前景。
互补检测优势：超声波扫描显微镜可与 X - ray 成像技术形成很好的互补。X - ray 射线检测是基于器件内部的密度差异进行成像的，对于材料内部结构复杂密度差异不明显的半导体检测工件会出现重影和检测不出来的情况。而超声波扫描显微镜检测则可以根据超声检测技术进行分层检测，声波穿透器件后，即可抓取成像，解决了 X - ray 设备无法分层检测以及检测不精准的问题。
美国 Sonix 作为国际知名品牌，有多种型号的超声波扫描显微镜，如 ECHO - VS、LS等。该品牌产品在市场上应用广泛，不同的型号能满足不同用户的需求。
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