超声扫描显微镜——IGBT封装可靠性检测

一：IGBT是什么

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)是绝缘栅双极型晶体管，是由BJT（双极型三极管）和MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。IGBT模块是由IGBT（绝缘栅双极型晶体管芯片）与FWD（续流二极管芯片）通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品。

封装后的IGBT模块可应用于应用于变频器、逆变电路、不间断电源等设备上。在新能源汽车、轨道交通、电网家电、光伏产业中都有着重要的作用。其中IGBT模块占电动汽车模块成本近5%、占充电桩成本近20%。

随着我国新能源汽车行业的持续增长，进一步带动了IGBT的需求。今年，国际IGBT大厂安森美、英飞凌等相关车规级IGBT订单挤压金额达到数千亿元，交货周期甚至排到了2023年底。

长期以来，中高端IGBT主流器件市场被欧美企业垄断，想要实现国产替代进口还有很长一段路要走，IGBT想要实现国产化，需要更多厂商加大研发及生产制造方面的投入，提升IGBT器件的产能与品质，必然离不开好的封装工艺以及高标准的检测设备。

从IGBT模块的内部结构可以看出来，IGBT内部是由很多层结构组成，各个层级密封以及焊接质量是IGBT模块中重要工艺。各个结合面质量好坏是影响IGBT模块可靠性的重要因素之一，它不仅是IGBT模块散热的主要通道，还要受材料之间热膨胀系数，周期性应力、焊接工艺等影响。而封装工艺很难避免空洞、鼓包、裂纹、虚焊等缺陷的存在，这些缺陷会影响焊层的局部热传导，导致IGBT模块失效。

超声波扫描显微镜SAT/SAM，具备IGBT内部缺陷检测的多层检测、高精度逐层高清成像、严苛质量把控需求，成为IGBT大厂们首选的检测设备。

Hiwave研发的超声波扫描显微镜SAT/SAM，可对IGBT内部进行逐层扫描成像，检测内部各个结合面缺陷，多个深度位置，独立成像，与CT检测类似，超声检测效率更高，逐层检测每一层微小空洞、裂纹、虚焊、夹杂、分层、鼓包等缺陷。

Hiwave-超声扫描显微镜检测IGBT内部逐层图像

在相当长的一段时间，我国SAT设备依赖进口，虽说想要追逐上“三驾马车”最顶端的技术，我们还有一段距离要走。但是随着我国综合国力的提升，科研人员夜以继日的追赶，以及相关科研企业的在此领域不断深耕，我们在相关领域还是取得了一定的成果。

以Hiwave自主研发的S300超声扫描显微镜为例，该产品具备以下特点：

1、可兼容1~110MHz的超声探头，搭载高端直线电机、定位精度0.5um，1000mm/s的扫描速度为企业提供更快的检测效率；

2、具备A（点扫描）、B（纵向扫描）、C（横向扫描）、多层扫描、Tray-托盘扫描，厚度测量等系列扫描模式。

3、具备定量测分析功能，以图像方式直观显示被测件内部缺陷的位置、形状和大小。还能进行缺陷的尺寸和面积统计，自动计算缺陷占所测量面积的百分比；具备缺陷尺寸标识；厚度与测距等功能。

4、具备图像着色功能，可根据相位翻转自动着色；可根据灰度等级手动着色；可根据厚度变化，自动着色。

5、适用于单个器件的快速扫描分析，也可批量放置样品同步进行缺陷识别，快速筛选出不合格品。

6、软件算法自主研发，并可根据客户的具体应用场景进行定制，有效满足新能源、半导体、陶瓷基板、电力电子、热管理材料、金刚石复合材料、碳纤维复合材料等行业需求。

7、具备超声A、B、C、T丰富的扫描模式，兼容110MHz探头，微米级成像。可同时看到工件内部50层的C扫高清图像。并支持MES系统接入、缺陷实时数据分析。双摄像远程服务实时为客户提供技术支持。

Hiwave超声扫描显微镜SAT/SAM设备在新能源汽车车载IGBT模块的全检方案以及软件算法定制能力，可为车载IGBT质量检测提供全面的无损检测系统解决方案，成功进入华为、施耐德、西门子、正泰、银轮股份、攀时、富耐克、爱美达等行业企业的供应商体系，也为我国超声检测技术的发展贡献一份力量。