一文读懂新能源车规级IGBT最适合的无损质检设备——超声扫描SAT

IGBT模块作为大功率高效高速场合所使用的开关元器件，现在不仅仅在新能源汽车中担任“大脑”的角色，也在高铁、电机中也负责着“变频调速”的核心功能。因此，它的质量问题直接决定了后续产品的使用效果！

IGBT模块的制作工艺相当复杂

由于某些技术原因产生的分层、空隙、虚焊等间隙类缺陷，对IGBT模块原计划的散热能力有着相当大的影响。上述缺陷会形成的空隙，就算微小，也会逐渐在后续使用中逐步扩大，将运行时产生的大量热量反射回芯片电路上，从而导致模块过热而失效。

IGBT模块散热不畅原因如图所示

那么如何消灭这些“危险”的空洞缝隙，得到高质量IGBT模块呢？就必然需要先彻底地了解它们，才能进行后续对工艺的改善。

过去通常使用金相切割手段或者X-ray无损检测手段检测IGBT模块。但IGBT模块一方面单价较高，破坏性切割判断有无空洞的代价较大；一方面X-ray无法检测出分层、虚焊、有焊料但未粘结等的缺陷，而这些缺陷却又往往是造成散热不畅的“主谋”。

IGBT模块各层结合处易产生分层，虚焊等缺陷

因此，超声波扫描显微镜，也就是俗称的超扫SAT，作为一种对分层等间隙型缺陷相当敏感的无损检测手段，在IGBT质量检测领域的实践中已相当成熟。

那么超声扫描显微镜的运行原理是什么呢？目前广受政府、企业、实验室关注的国产超扫SAT实际的案例效果是什么样呢？接下来将一一解答。

超扫SAT运行原理

超声波扫描显微镜的原理可以一句话概括，就是通过超声波探头的换能器将超声波以脉冲的方式传送到样品内部。而由于超声波在不同材料结合界面会发生反射，所以一旦存在分层等缺陷，就会产生有明显区别的回波。而在计算机的辨别和图像化处理后，最终生成IGBT模组内部的扫描成像图。

而它可生成的二维图像也比超声无损探伤设备的波形图更简单更直观，也便于分析缺陷类型和计算缺陷的占比率（如下图所示）。

左为直观二维图，右为自动计算的缺陷面积

超声扫描显微镜检测实际案例

对于IGBT模组的内部质量检测，Hiwave所提供的一次多层扫功能一方面能为工厂检测环节提高实际效率，另一方面能辅助工艺工程师更快地确定产品失效原因和缺陷类型。

不仅如此，较薄芯片封装内部质量也可以使用超声设备进行多层质量检测。

同等配置下美国某S品牌和国内Hiwave扫描图像对比

寄语

正如马上发射的神舟十六号已完成了元器件的高度国产化，我国的高新制造业注定会走向全设备线国产化。

这一方面是不断发展的国内制造业市场供需关系所催生的常规发展，也是为了避免某些进口的高新技术检测设备，由于国家间的争端出现一些商业及售后上的政治倾向。

相信在我国政府和企业的通力合作下，我国新能源IGBT领域及半导体相关领域一定能突破他国技术垄断，早日赶上国际相关技术前沿！

#神舟十六号#