螺纹超声透镜，检出芯片隐藏缺陷

由大邱庆北科学技术院（DGIST）电气、电子与计算机科学系Chang Jin Ho教授带领的研究团队，研发出一款搭载螺纹聚焦透镜的超声换能器。团队在透镜侧壁刻蚀出螺纹结构，大幅降低了影响超声成像质量的内部噪声。这款换能器能够清晰检出半导体芯片内部的极细微缺陷，有望推动面向电动汽车、航空航天领域高可靠半导体的质检技术发展。DGIST博士后研究员Kang Sungwoo、本硕博连读生Park Hyunkyu为本论文共同一作，相关成果发表于《NDT & E International》。

边缘噪声制约半导体检测

随着电动汽车与航空航天行业快速发展，可耐受高压、高温的功率半导体，其可靠性变得愈发重要。超声检测相比X光、光学检测具备更强的穿透能力，是在不损伤器件的前提下，检测半导体内部微裂纹、空洞的主流手段。

工业现场使用的半导体检测设备大多采用水柱传导超声的方式（瀑布法）。但受安装空间限制，传感器尺寸无法做大，由此带来一个长期难题：超声在小型透镜内部发生反射、相互干涉，形成不规则的边缘噪声，大幅降低成像清晰度。

传统透镜聚焦型换能器的透镜内部噪声产生原理。

螺纹结构散射杂散反射波

受消声室墙面楔形吸声结构（抑制声波反射）启发，Chang的团队找到了解决方案。他们在超声透镜原本光滑的侧壁，加工出密集倾斜的螺纹沟槽。当射向透镜侧壁的超声波打到螺纹斜面时，声波会向多个方向散射，避免反射波汇聚形成噪声。

研究团队借助仿真确定了最优螺纹参数：高度500微米、倾角30°，兼顾优异的降噪效果与加工可行性，为透镜设计提供了新的参考标准。该技术仅需要对透镜外表面做加工，传感器整体尺寸、内部核心器件都不用改动，可直接适配现有的小型工业检测设备。

芯片测试：检出原先被噪声掩盖的缺陷

研究人员使用这款新换能器检测车用功率模块芯片，芯片内部的微观结构与缺陷——例如仅有人类发丝四分之一粗细的金属引线、微小气泡，这些在传统传感器检测时完全被噪声掩盖——都清晰显现，成像效果媲美传统CT扫描。

DGIST电气、电子与计算机科学系的Chang表示：“这项研究的意义在于，仅通过透镜外形加工，就解决了工业检测专用超声传感器设计里最大的痛点 —— 透镜内部噪声问题。这也为100MHz及以上超高频超声换能器的量产打下基础。”他补充道：“后续我们会和半导体厂商合作，针对各类实际工艺缺陷开展测试，加快开发贴合产线需求的下一代无损检测系统。”