Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
NOTE DE L'ÉDITEUR
Cet article est la mise à jour de l'article "Microscopie acoustique" rédigé en 1998 par Jacques ATTAL.
RÉSUMÉ
La microscopie acoustique regroupe plusieurs modalités d’imagerie acoustique qui poursuivent le même but : offrir une résolution comparable à la microscopie optique tout en permettant l’inspection au voisinage de la surface ou jusqu’à une profondeur, fonction de l’atténuation des ultrasons. Les principes physiques et plusieurs systèmes de focalisation sont exposés. Les applications illustrées appartiennent aux domaines du contrôle non destructif et de la caractérisation ultrasonore locale des matériaux.
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Acoustic microscopy includes several acoustic-imaging modalities, which pursue the same goal: to provide comparable resolution to optical microscopy while allowing inspection in the vicinity of the surface or to a depth depending from the attenuation of ultrasound. Physical principles and several focusing systems are outlined. Illustrated practical applications belong to non-destructive testing and local ultrasonic characterization of materials.
Auteur(s)
-
Thomas MONNIER : Maître de conférences à l’université de Lyon - Laboratoire acoustique et vibrations de l’Institut national des sciences appliquées de Lyon (INSA de Lyon)
INTRODUCTION
Aboutissement d’une synthèse de plusieurs disciplines de la physique et de l’ingénierie, le microscope acoustique a maintenant plus d’une trentaine d’années d’existence. Dans le domaine des essais non destructifs, il a prouvé son efficacité pour l’inspection interne de matériaux opaques, intégrés dans des structures de plus en plus complexes. Beaucoup d’instruments de ce type opèrent en routine sur sites industriels particulièrement pour le contrôle qualité dans la production de circuits électroniques.
En parallèle, on continue dans les laboratoires universitaires à améliorer les performances et à élargir le champ des applications. Les recherches concernant la caractérisation par microscopie acoustique n’ont pas cessé de progresser, motivées en premier lieu par la science des matériaux et par l’imagerie quantitative en médecine.
Il existe énormément de produits ou de procédés industriels qui utilisent une ou plusieurs couches minces déposées sur un substrat. La caractérisation de ces revêtements : leur épaisseur, leur adhésion, leurs propriétés viscoélastiques et leur évolution, est un challenge important.
Enfin, la progression des techniques de champ proche n’a pas épargné l’acoustique qui, paradoxalement, en était une au départ (acoustique aérienne, acoustique musicale). En cela, l’essor des microtechniques a fortement aidé à développer de nouveaux concepts d’instruments, en permettant une approche acoustique différente mais complémentaire des techniques de microscopie classique.
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MOTS-CLÉS
matériaux Résolution microscopie atténuation des ultrasons contrôle non destructif Caractérisation locale ultrasonore
KEYWORDS
materials | resolution | microscopy | attenuation of ultrasound | non-destructive testing | Local ultrasonic characterization
VERSIONS
- Version archivée 1 de mars 1998 par Jacques ATTAL
DOI (Digital Object Identifier)
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Perspectives d’avenir
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5. Applications
Les applications sont nombreuses et variées dans le secteur du contrôle non destructif des matériaux au sens large où la gamme de résolution souhaitée s’étend de 1 µm à 1 mm environ. Selon la demande formulée, l’analyse en microscopie acoustique se fera de manière qualitative (images d’amplitude le plus généralement) ou quantitative (signature acoustique). Les moyens mis en œuvre pour répondre aux problèmes posés seront adaptés pour une utilisation très flexible (fréquence et largeur de bande variables, capteurs de différentes natures, géométries, ouvertures et focales, traitement spécifique des signaux et des images, etc.). La présentation des différentes applications sera donc faite en fonction du domaine d’appartenance du spécimen examiné.
5.1 Microélectronique
Riche en structures géométriques, la microélectronique est particulièrement propice à l’imagerie de surface et de profondeur. En effet, autour des technologies de la microélectronique gravitent toutes les techniques de connectique, d’assemblage et d’encapsulation. Par la pénétration des ondes ultrasonores dans les matériaux opaques, la microscopie acoustique permet d’observer toutes sortes de défauts, le plus souvent liés à une couche ou à une structure défaillante. Nombreux sont les industriels du domaine qui utilisent depuis des années la microscopie acoustique en routine pour révéler des défaillances nuisibles à la fiabilité de composants encapsulés, notamment liées à des problèmes de corrosion ou de dissipation thermique.
L’image acoustique de la figure 10 représente la zone active d’un microcircuit faisant apparaître la surface et les premiers microns sous la surface composés d’une structure multicouche plus ou moins large de matériaux métalliques et diélectriques. Il est possible de repérer une structure ou un défaut apparaissant dans cet empilement et de contrôler les problèmes d’adhérence de couche, de claquage et d’électromigration dans les structures soumises à forte densité de courant ou de champ électrique.
Afin d’illustrer les possibilités de l’imagerie de volume, la figure 11 représente l’image acoustique de l’interface silicium/molybdène d’un...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - VIKTOROV (I.A.) - Rayleigh and Lamb Waves - Plenum, New York, pp. 1-6 (1967).
-
(2) - ROYER (D.), CLORENNEC (D.) - An improved approximation for the Rayleigh wave equation - Ultrasonics, 46, pp. 23-24 (2007).
-
(3) - WEGLEIN (R.D.) - A model for predicting acoustic material signatures - Appl. Phys. Lett., 34, pp. 179-181 (1979).
-
(4) - GUO (Z.Q.) et al - Modeling and acoustic microscopy measurements for evaluation of the adhesion between a film and a substrate - Thin Solid Films, 394, pp. 189-201 (2001).
-
(5) - NGWA (W.) et al - Characterization of polymer thin films by phase-sensitive acoustic microscopy and atomic force microscopy : a comparative review - Journal of microscopy, 218, pp. 208-218 (2005).
-
(6) - DA FONSECA (R.J.M), SAUREL (J.M), DESPAUX (G.) - Elastic...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
1.1 Organismes – Associations – Fédérations
Université de Montpellier II. Laboratoire d’Analyse des Interfaces et de nanophysique.
Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN) – Université Lille I – Sciences et technologies – Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambresis
Laboratoire d’Imagerie Paramétrique. Université Pierre et Marie Curie – Paris 6
Centre national de la recherche scientifique. Département des Sciences pour l’Ingénieur (SPI)
Ministère de la recherche scientifique et technique (DSPT 4, Sciences pour l’Ingénieur)
HAUT DE PAGE1.2 Constructeurs – Fournisseurs – Distributions
Acoustique Métrologie
Biosonic :
Hitachi :
Honda Electronics :
Kämer Scientific Instrument GmbH (représentant : Systems and Technology International) :
Kibero GmbH (Saarbrücken) :
Krautkramer :
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