Pesquisadores do Instituto de Ciência e Tecnologia de Daegu Gyeongbuk (DGIST), na Coreia do Sul, desenvolveram uma lente de ultrassom com foco em forma de rosca, capaz de revelar microdefeitos dentro de chips semicondutores que ficavam escondidos pelo ruído interno do próprio sensor. O trabalho foi publicado na revista NDT & E International.
A inspeção por ultrassom é um método central para encontrar trincas microscópicas e vazios dentro de semicondutores sem danificar o dispositivo, com penetração superior à de raios X e à inspeção óptica em vários casos. O problema estava na lente pequena dos equipamentos industriais: ondas refletidas dentro dela convergiam e formavam um ruído de borda que degradava a imagem.
A solução da equipe liderada pelo professor Chang Jin Ho foi inspirada nas estruturas em cunha das câmaras anecoicas, que evitam reflexões sonoras. Os pesquisadores gravaram sulcos inclinados e bem próximos, em formato de rosca de parafuso, na superfície lateral lisa da lente. Ao atingir essas superfícies inclinadas, as ondas se espalham em várias direções, em vez de convergirem para formar ruído.
Por simulação computacional, a equipe definiu as especificações consideradas ideais: altura de rosca de 500 micrômetros e ângulo de inclinação de 30 graus, combinando supressão de ruído e facilidade de fabricação. Como a mudança exige apenas usinar a superfície externa da lente, sem alterar o tamanho do sensor nem seus componentes internos, a tecnologia pode ser aplicada a equipamentos industriais compactos já existentes.
No teste com módulos de potência automotivos, a nova lente de ultrassom revelou microestruturas e defeitos antes obscurecidos pelo ruído, como fios de metal com cerca de um quarto da espessura de um fio de cabelo humano e bolhas microscópicas, com clareza comparável à de uma tomografia computadorizada (TC) convencional. Os primeiros autores do estudo são o pós-doutorando Kang Sungwoo e o estudante Park Hyunkyu.
O foco agora é a validação em defeitos reais de processo, em pesquisa conjunta com fabricantes de semicondutores, para acelerar sistemas de inspeção não destrutiva de nova geração. O campo de aplicação mais imediato são os semicondutores de potência de alta confiabilidade usados em veículos elétricos e na indústria aeroespacial, onde uma falha interna pode comprometer desempenho e segurança.
Crédito da imagem: Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST), via Tech Xplore.
Fontes: Tech Xplore, Asia Research News, BrightSurf e estudo na NDT & E International (DOI).
Transparência: esta matéria foi produzida com auxílio de inteligência artificial, a partir do cruzamento de publicações públicas e fontes da internet listadas acima. Consulte as fontes originais para confirmar os detalhes.
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