超声扫描显微镜SAT质量检测——新风口氮化硅AMB基板

       2023年对中国半导体行业相关从业者来说，是值得铭记的一年：风头正盛的新能源汽车，正带动第三代半导体产业超高速发展。

       本周，半导体龙头企业江丰电子正式宣布掌握覆铜陶瓷基板DBC及AMB生产工艺并决定增产。国外的安森美、SK集团等也纷纷进行SiC芯片相关大额投资。小鹏、华为、理想等的800V+SiC技术再掀车迷讨论热潮。

       AMB工艺陶瓷覆铜板、SiC芯片、新能源汽车行业，三者是紧密联系的。

       AMB陶瓷覆铜板作为功率器件的核心材料，与SiC芯片配套使用，使SiC芯片在耐压性能、热导率、工作频率上都远远优于IGBT模块，可使整车能源利用率和续航能力得到大幅提升。

       与DBC直接覆铜工艺（上图）不同，Si3N4-AMB覆铜基板（下图）是利用活性金属元素润湿陶瓷表面，再将铜层通过活性金属钎料钎焊在Si3N4陶瓷板上。

       因此，AMB陶瓷基板的铜/陶瓷界面粘结强度更高、少出现铜层从陶瓷表面剥离的情况、具备优异的机械性能和良好的导热性、高温下的服役可靠性更强，也更适配新能源汽车中控芯片基板需求。

       Si3N4-AMB陶瓷基板制作流程及实物

       然而，作为新能源汽车核心芯片基板，AMB陶瓷基板内部一旦出现未检测出的微小裂纹或分层等缺陷，在后续使用中芯片散发的热量会使得该缺陷不断扩大，最终造成导致SiC芯片热失效、车辆运行故障。

       热量会导致缺陷扩大

       目前所使用对陶瓷复合材料的质检手段往往为AOI机器视觉检测和热冲击、力学测试等破坏性方式。前者只能检测外观上缺陷，后者测试后产品很大可能无法继续使用。

       待超声扫描检测的陶瓷基板

       因此，为了在不破坏产品的情况下，对AMB陶瓷基板内部缺陷进行微米级精度检测，行业大厂纷纷将超声无损扫描显微镜SAT设备纳入质检必备环节。

       Hiwave和伍国产自研超声扫描显微镜

       超扫SAT的运行原理：

       超声扫描显微镜是如何做到兼顾无损和高精度的呢？秘诀就在于超声波的物理特性。

       由探头发射的超声波通过液体介质进入陶瓷基板内部，如果被测位置是均匀致密的，那么信号反射很弱，电信号的幅值很小；如果存在裂纹、夹杂、铜层与陶瓷层存在分层等问题，则超声波反射强度较强，电信号的幅值在波形图中也会明显较大。

缺陷位电信号实际表现

       随后，所收集的反射回波信号通过软件算法的合并，得到高分辨率的超声扫描二维图像，可直观得知缺陷位置及大小。同时不会破坏产品本身，被测陶瓷基板后续仍可继续使用。

       Hiwave超扫SAT实际检测图：

       案例1：

Hiwave超扫SAT最小可探测微米级缺陷。

       案例2：

满足厂商高效率、高质量、高精度三大质检需求。

       案例3：

C扫描模式成像：一眼探查裂纹、分层等缺陷位置及面积。

       Hiwave超扫SAT特点：

       为迎接AMB工艺带来的质检技术新挑战，Hiwave所生产的国产自研超声扫描显微镜SAT还专门为陶瓷行业厂商配备了6大功能：

       ①微米级成像精度

       ②MES系统接口

       ③大数据模块化质量分析

       ④同类型产品支持一次校准处方

       ⑤短周期整机交付、更换零件

       ⑥2小时内售后响应，48小时内专人抵达现场

       自2012年开始，Hiwave和伍深耕超声无损检测领域，突破国外技术垄断壁垒，成功研发属于中国人自己的超声扫描显微镜，现已与华为、中国电子、比亚迪等潜力企业及各大高校达成合作，提供质检设备支持。

       SiC芯片在新能源汽车上的潜力相当之大，AMB陶瓷基板的风口已然到来，Hiwave和伍国产自研超声扫描显微镜SAT将继续为我国陶瓷行业的发展贡献力量！