韩国大邱庆北科学技术院（DGIST）的研究人员研制出一种带螺纹聚焦透镜的超声换能器，可揭示以往被传感器自身内部噪声掩盖的半导体芯片内部微缺陷。该成果发表于《NDT & E International》。
超声检测是在不损坏器件的情况下发现半导体内部微裂纹和空洞的重要方法，在许多情况下其穿透能力优于X射线和光学检测。问题出在工业设备的小透镜上：在透镜内部反射的声波会汇聚，形成降低图像清晰度的边缘噪声。
由张镇浩（Chang Jin Ho）教授领导的团队从消声室的楔形吸声结构中获得灵感。研究人员在透镜光滑的侧表面上刻出密集、倾斜的螺纹状凹槽。当声波撞击这些倾斜表面时，会向多个方向散射，而不会汇聚形成噪声。
通过计算机模拟，团队确定了理想规格：螺纹高度500微米、倾斜角30度，兼顾降噪效果和制造便利。由于只需加工透镜外表面，无需改变传感器尺寸或内部元件，该技术可应用于现有的紧凑型工业检测设备。
在汽车功率模块测试中，新换能器揭示了以往被噪声掩盖的微结构和缺陷，例如宽度仅约人类头发四分之一的金属线和微小气泡，清晰度可与常规计算机断层扫描（CT）媲美。该研究的共同第一作者为博士后研究员康成宇（Kang Sungwoo）和学生朴贤奎（Park Hyunkyu）。
下一步重点是在与半导体制造商的联合研究中，针对真实工艺缺陷进行验证，以加速新一代无损检测系统的发展。最直接的应用领域是电动汽车和航空航天使用的高可靠性功率半导体，内部缺陷可能影响性能与安全。
图片来源：大邱庆北科学技术院（DGIST），经由Tech Xplore。
来源：Tech Xplore、Asia Research News、BrightSurf和《NDT & E International》论文（DOI）。
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