文獻回顧

1.2.1 電子光斑干涉術

1971 年，Butters 及 Leendertz [2]首先提出電子光斑干涉術，這是一種 即時、全域且非接觸的量測技術，使用電視照相機與電子處理技術取代傳 統全像術，縮短量測的時間。採用量測面外位移的實驗架構，將試片變形 前與變形後擷取的影像做相減，獲得等同於變形等高線的光斑干涉條紋。

1977 年，Høgmoen 及 Løkberg [3]在時間平均(time-average) ESPI 量測 系統加入參考光相位調制技術(reference beam modulation)，可即時量測微小 振幅及相位，提高 ESPI 量測振動的精準度。

1996 年 ， Wang et al [4]提 出 振 幅 變 動 電 子 光 斑 干 涉 術 (amplitude -fluctuation ESPI, AF-ESPI)， 比較影像相減與振幅變動法的優缺點，影像 相減法是以動態減靜態，振幅變動電子光斑干涉術是利用兩張不同振幅的 動態影像做相減，後者不僅能降低雜訊干擾，還可提升條紋的清晰度。

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Huang 及 Ma [5]於 2000 年先量得圓形鋁板的面外共振頻率，再以共 振頻率激振鋁板，利用振幅變動電子光斑干涉術拍攝含裂縫鋁板的面外共 振模態，與數值模擬分析比對，發現鋁板共振頻率隨著裂縫長度增加有下 降趨勢，且干涉條紋在裂縫處會產生位移不連續之特徵，可標示裂縫之位 置。

2003 年，Murukeshan et al [6]應用 Matlab 軟體進行電子光斑干涉術的 數位影像處理，主要根據傅立葉光學(Fourier optics)原理，將影像從空間域 轉換至空間頻率域(spatial frequency)，過濾掉高頻雜訊後，再轉回空間域，

此影像處理方法能有效提高干涉條紋的清晰度。

2008 年，Ma et al [7] 利用 AF-ESPI 量測壓電陶瓷(piezoceramics)與壓 電複合材料(piezo-laminated composites)的面內共振模態，並與數值模擬結果 比對驗證，發現不同疊層角度之壓電複合材料的共振頻率會有改變。

1.2.2 超音波共振法

2000 年，Ostapenko 及 Tarasov [8]提出超音波共振法(resonance ultrasonic vibrationsin, RUV)，採用 Cz-Si 晶圓為實驗試片，以壓電換能器激振試片，

同時以非接觸超音波探頭量測訊號，當試片存有裂縫時，可以共振頻率的 改變作為判斷之依據。

2006 年，Ostapenko et al [9]再提出超音波共振法的實驗架構(圖 1.5)。

以含裂縫的矽基板為實驗試片，利用真空幫浦將矽基板吸附在壓電平台 上，在厚度方向激振，採用寬頻超音波探頭在試片邊緣處量測共振頻率，

並比較實驗與有限元素軟體分析結果，裂縫的長度增長會造成共振頻率振 幅下降，並且在峰值處的頻寬(peak bandwidth)會隨裂縫長度增加而變寬。

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2006 年，Ostapenko 及 Belyaev et al [10-11]同樣以超音波共振法為理論 基礎，並以有限元素軟體數值模擬含裂縫矽基板的變形。另外使用掃描式 超音波顯微鏡(scanning acousitc microscopy，SAM)觀察裂縫實際尺寸，文獻 中提到在矽基板的共振模態中，高頻率的共振模態會有較大的平面應力。

2007 年，Hilmersson et al [13]應用敲擊法，實驗裝置如圖 1.7 所示。檢 測單晶矽基板的音洩訊號，得到共振頻率、共振頻率峰值與阻尼係數的實 驗結果，裂縫依位置可分成兩種，其一為裂縫起始處在矽基板邊長的中間 位置，其二的裂縫位置偏離中間位置。實驗結果顯示，第一種裂縫對上述 三種物理量的變動較靈敏，其中又以共振頻率處頻率響應函數的峰值改變 最為顯著。

2008 年，Monastyrskyi et al [14]將超音波共振法、掃描式超音波顯微鏡 (SAM)與光激螢光(photoluminescence, PL)三種裂縫檢測方法做比較，裂縫若 是貫穿裂縫，三種方法皆可檢出裂縫，但光激螢光法耗時最久，且裂縫會 發光(electro-luminescence, EL)檢測太陽能電池，實驗架構如圖 1.8 所示，其

5 另外以聚焦離子束掃描式電子顯微鏡(focused ion beam scanning electron microscopy)觀察同樣的十字裂縫，能更進一步觀察裂縫的細節部分，如圖