超声扫描显微镜碳化硅材料内部检测应用

碳化硅（英语：silicon carbide，carborundum），化学式SiC，俗称金刚砂，或者耐火砂。为硅与碳相键结而成的陶瓷状化合物，碳化硅在大自然以莫桑石这种稀有的矿物的形式存在。最早发现于1905年的陨石中，碳化硅陶瓷是一种高性能陶瓷，具有高硬度、高耐磨性、耐高温、宽禁带、和良好的化学稳定性。

常用于航空航天、新能源汽车、半导体制造等高端制造领域。碳化硅作为宽禁带半导体的代表，具有极其优异的性能，可在大功率电力电子变换器中替换传统硅 IGBT，进而大幅提升变换器的效率以及功率密度等性能，例如新能源汽车领域碳化硅已成为800V电压平台下功率器件的首要选择，正逐步替代传统硅基IGBT，不过，它可能在生产过程中容易出现各种缺陷，比如气孔、裂纹、杂质或者不均匀的结构。这些缺陷会影响其机械性能和可靠性，所以检测非常重要。超声扫描显微镜（SAM）在碳化硅（SiC）功率模块的缺陷检测中具有重要应用价值，尤其针对多层结构中的内部缺陷（如空洞、分层、裂纹等）。以下是其技术特点、应用场景及实施路径的详细分析：

碳化硅功率模块通常由以下关键层构成：SiC芯片（半导体层），焊接层（如银烧结层或焊料层），基板（如AMB活性金属钎焊基板或DBC陶瓷基板），铜层（导电层），键合线/铝带（电气连接），焊接层缺陷：空洞（Voids）、未熔合、分层（Delamination），基板界面缺陷：陶瓷与金属层间的裂纹或脱粘，芯片裂纹：热应力或机械应力导致的微裂纹，键合线失效：根部裂纹或脱离。

碳化硅功率模块通常由以下关键层构成：SiC芯片（半导体层），焊接层（如银烧结层或焊料层），基板（如AMB活性金属钎焊基板或DBC陶瓷基板），铜层（导电层），键合线/铝带（电气连接）

焊接层缺陷：空洞（Voids）、未熔合、分层（Delamination），基板界面缺陷：陶瓷与金属层间的裂纹或脱粘，芯片裂纹：热应力或机械应力导致的微裂纹，键合线失效：根部裂纹或脱离

 SAM在功率模块检测中的技术优势

非破坏性：保持模块功能完整性，适合封装后检测。高分辨率：可检测微米级缺陷（如10μm级焊接空洞）。分层定位能力：通过多层C扫描模式准确定位缺陷所在层。

如焊接层或基板界面，适应性：兼容不同封装材料（陶瓷、金属、聚合物），无需复杂样品制备。

超声扫描显微镜（SAM）在碳化硅功率模块检测中，凭借其非破坏性和高分辨率特性，成为焊接层空洞、基板分层等关键缺陷的核心检测工具。通过优化探头参数、扫描模式及信号处理算法，可显著提升检测效率与准确性。未来随着高频探头与AI技术的融合，SAM将在功率电子器件的可靠性评估中发挥更大作用。