一种电镀铜层内应力状态的超声非线性检测方法与流程

本发明涉及超声无损检测及多层电镀铜内应力状态评估，尤其是一种电镀铜层内应力状态的超声非线性检测方法。

背景技术：

1、当前超声无损检测及多层电镀铜内应力评估领域，已实现电镀铜层内部应力分布的无损检测与表征，超声非线性检测方法成为主流方案。现有系统通过分析基波与谐波幅值比值推算非线性系数变化，以评价内应力状态。公开技术进步主要体现在宽带超声激励、短时傅里叶变换、层析重建等信号处理手段的应用，以及借助材料工艺参数进行模型校正，已广泛应用于微电子、碳中和电极材料、精密金属结构等多层覆铜场景。

2、典型技术方案包括：基于基波-二次谐波幅值比静态计算的非线性系数提取方法，适用于简易多层结构的内应力监测；依赖外部加载标定或混频信号干涉的局部应力评估方案；以及利用声学时延与能量分布进行定性反演的静态层析重建算法。然而，现有方法对于不同深度层间的微小应力梯度变化分辨能力不足，存在跨层混叠干扰，且部分技术需外部加载或预设损伤状态进行标定，无法满足无损实时检测及在线闭环调控的实际需求。

3、现有技术的主要缺陷在于：非线性系数依赖静态幅值比提取，对微小内应力变化响应不敏感，早期应力异常难以及时识别；多层结构声学响应易发生跨层混叠，传统方法难以实现深度分辨与分层分析；现有技术路径缺少对微观晶粒取向、位错密度与电镀工艺参数的物理融合，检测结果与工艺状态匹配度低；神经网络等智能算法尚未与深度方向应力梯度动态联动，对亚兆帕级应力变化判别能力不足。行业亟需一种提升非线性系数灵敏度、具备深度分辨与分层特征提取能力，并能实现与工艺参数、声学物理模型及智能算法协同融合的新型检测方法。

技术实现思路

1、本申请提供一种电镀铜层内应力状态的超声非线性检测方法，旨在解决上述背景技术中提到的现有技术存在的问题或问题之一。

2、本申请提供的一种电镀铜层内应力状态的超声非线性检测方法，具体包括：

3、s1：获取多层电镀铜结构的工艺参数集合，并基于所述工艺参数集合映射生成等效声学响应函数簇；

4、s2：基于所述等效声学响应函数簇，控制超声换能器发射宽带复合激励信号，获取不同深度层的原始回波信号序列；

5、s3：对所述原始回波信号序列进行时频分析以生成时频能量分布图，结合所述等效声学响应函数簇在所述时频能量分布图中划定多个动态子区域以提取基波能量重心坐标及二次谐波能量重心坐标；

6、s4：根据所述基波能量重心坐标与二次谐波能量重心坐标计算局部应力梯度指数，并利用所述局部应力梯度指数对各动态子区域的原始非线性响应强度进行非线性压缩与归一化处理，生成加权非线性响应序列；

7、s5：将所述加权非线性响应序列输入预设的神经网络模型，输出各深度层相对于基准态的应力异常等级判定结果及对应的置信度数值；

8、s6：根据各深度层的应力异常等级判定结果及置信度数值，若满足预设的工艺偏差触发条件，则生成工艺偏差预警指令及对应深度层的推荐调整参数集；

9、s7：基于所述工艺偏差预警指令执行在线闭环控制动作，将所述推荐调整参数集下发至电镀控制系统，对多层电镀铜结构深度方向的内应力分布进行动态校正；

10、s8：记录本次检测生成的加权非线性响应序列与实际工艺调整效果数据形成新增训练样本集，并利用所述新增训练样本集对所述神经网络模型的权重参数进行增量更新优化。

11、本申请提供的一种电镀铜层内应力状态的超声非线性检测方法，具有以下有益效果：

12、（1）本申请通过将电镀工艺参数与声学非线性响应特性先验关联，构建具备物理意义的等效声学传播模型，显著提升了多层电镀铜结构应力检测的深度分辨能力与可解释性。相比传统固定频率激励下基波-谐波幅值比方法，本方案采用宽带非周期性扫频脉冲串激励，结合深度自适应谐波分离技术，在时频图中动态划分子区域，精准提取各层谐波能量重心与相位差，实现从全局平均向逐层解析的跃迁，有效克服跨层信号混叠问题。

13、（2）本发明引入应力梯度加权机制，通过计算相邻深度区间的局部应力梯度指数，对原始响应强度实施非线性压缩与归一化处理，突出应力突变区域特征并抑制背景噪声，生成更具表征力的加权非线性响应序列。该序列经神经网络模型映射后输出多级应力异常等级及其置信度，实现从原始信号到工艺状态等级的语义级转化，突破传统二元判断或依赖外部加载标定的局限，并支持连续多层高等级异常时自动触发闭环预警与工艺参数调整建议。

14、上述技术手段协同作用，构建了将材料工艺知识深度嵌入超声信号处理链条的新范式，使非线性系数成为表征电镀过程累积效应与局部力学演化的动态指示器，摆脱对外部加载与静态标定的依赖，具备强适应性与工程可部署性，适用于复杂多层电镀铜结构产线环境下的高精度、高效率、低误报率质量监控。

1.一种电镀铜层内应力状态的超声非线性检测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种电镀铜层内应力状态的超声非线性检测方法，其特征在于，步骤s7之后，包括：

3.根据权利要求1所述的一种电镀铜层内应力状态的超声非线性检测方法，其特征在于，步骤s3中从所述动态子区域提取的数据还包括：相位差演化轨迹数据。

4.根据权利要求3所述的一种电镀铜层内应力状态的超声非线性检测方法，其特征在于，s3具体包括：

5.根据权利要求1所述的一种电镀铜层内应力状态的超声非线性检测方法，其特征在于，s4具体包括：

6.根据权利要求1所述的一种电镀铜层内应力状态的超声非线性检测方法，其特征在于，s5具体包括：

7.根据权利要求1所述的一种电镀铜层内应力状态的超声非线性检测方法，其特征在于，所述工艺参数集合包含各子层厚度、沉积电流密度及添加剂种类信息。

8.根据权利要求1所述的一种电镀铜层内应力状态的超声非线性检测方法，其特征在于，所述预设的工艺偏差触发条件为：连续三层中是否存在两个及以上层级被判定为高等级异常且置信度数值大于百分之九十二。

9.根据权利要求1所述的一种电镀铜层内应力状态的超声非线性检测方法，其特征在于，所述推荐调整参数集包括后续镀层电流密度修正量与添加剂浓度补偿建议；所述电镀控制系统包括电镀电源控制系统与加药执行单元。

10.根据权利要求1所述的一种电镀铜层内应力状态的超声非线性检测方法，其特征在于，所述宽带复合激励信号为中心频率可调且带宽覆盖0.8至3.5mhz的非周期性扫频脉冲串。