引言
YIDUO
TECH
医学超声影像的清晰度,依赖数万微米级薄膜的精准同步振动。能非接触、定量、快速检测其振动状态,是保障高端超声探头量产一致性的关键。
医疗超声领域,电容式微机械超声换能器(CMUT)凭借超宽带宽、高集成度、CMOS兼容与可批量制造优势,革新传统压电超声。其核心为真空密封微米薄膜,动态振动特性直接决定超声收发质量,是成像清晰、灵敏、稳定的基础。
将成千上万个CMUT单元集成为面阵时,一致性成为最大挑战:
单元薄膜形变、材料应力、封装缺陷及真空泄漏,会导致谐振偏移、振幅异常、相位失配。
传统电学测试无法真实反映机械状态,接触式测量易损伤微结构。
多数隐蔽缺陷仅在高频振动下显现,易流入后段封装造成成本损耗。
简言之,封装前未严格把控振动性能,就无法保障最终成像无伪影、不失真、高可靠。
图1 CMUT阵列与单元结构示意图
YI DUO
激光测振无损检测方案
针对CMUT微米级尺寸、MHz频段及皮米级微位移的严苛检测需求,德国Optomet高分辨率激光测振系统提供非接触、全定量的模块化解决方案,是MEMS与超声换能器的精密检测利器。
图2 SMART SCAN+
核心测量逻辑
01
激光精准聚焦至单个CMUT薄膜(数十微米级)。
02
以全光学方式直接获取动态位移、频率响应、振幅、相位。
03
快速扫描阵列,生成全域振动分布图,一眼定位缺陷单元。
通过这套系统,工程师可实现:
01
阵列均匀性快速评估。
02
单元间振动差异定量化分析。
03
隐蔽失效精准识别与溯源。
04
封装前不良品100%筛除。
YI DUO
检测效果
1
显性缺陷
薄膜破裂、结构变形、工艺偏移,直接导致谐振频率异常、振型畸变、振幅突变。
2
隐蔽缺陷
真真空泄漏、层间脱粘、残余应力,会增大阻尼、降低位移、使谐振峰漂移,仅高信噪比高频系统可有效识别。
可在高成本封装前完成全阵列质控,避免无效投入。
图3 缺陷单元的振型示意图
核心技术优势
绝对非接触,真正无损
纯光学测量无损伤、无加载、无干扰,完整保留CMUT原始特性,适用于研发与产线质控。
飞米级精度+超高频宽
全数字FPGA架构,低噪声、带宽最高50MHz+,精准捕捉MHz级纳米/皮米级微振动,无漏判。
显微优化+模块化集成
光学系统适配微纳结构,可集成白光干涉模块,实现3D形貌与动态振动一站式同源检测。
全定量数据+自动化适配
输出频响、位移、相位等精确参数,支持晶圆/阵列自动化扫描,适配量产节拍与质量追溯。
全流程质量管控
Optomet激光测振技术贯穿CMUT产品全流程:
量产质控
研发阶段:薄膜结构优化、工艺参数迭代、仿真模型验证
原型验证:阵列均匀性评估、设计/制造瓶颈定位
为高端医疗超声、MEMS传感器、微纳执行器提供可量化、可复现、可追溯的机械性能依据。