车规级IGBT焊接质量超声波检测系统

采声科技（TCS-33HD）—车规级IGBT焊接质量超声波检测系统

IGBT作为功率半导体中的核心器件，在许多场景都着重要角色，如新能源汽车、高铁，通信、军工等领域，总之，就是古希腊掌管控制电流开关，变压，整流、控制电路的“神”，既然是功率型的半导体，做功环境就少不了大电流、电压等做工的场景，今天在高铁，和风电的应用场景中，功率半导体往往要承受数千伏的高压，因此，在实际应用场景中单个功率模块往往只负责一个“片区”，其主要用于汽车充电、电动控制系统以及车载空调控制系统，通常单个IGBT模块在电路控制的系统中无法像电脑手机的CPU一样掌管整个电路。汽车体积够大，不用追求更小尺寸的芯片，所以汽车级芯片不像消费级芯片那样追求最先进的制程工艺，而更优先考虑技术的成熟性和稳定性，性能上功能主打一个“可靠、稳定、耐用”。

目前，市场上的IGBT功率模块主要由硅基材料主导，高端模块往往采用SiC材料作为IGBT模块封装，相较于Si，SiC具有耐高压、耐高温、高频和抗辐射特性，是第三代半导体核心材料。近年来，由于消费者对新能源汽车续航和充电时间有了更高要求，为了续航更久，充电更快，新能源汽车需要实现高压化，因此在产品封装过程中对IGBT模块对封装质量有着较高要求。如陶瓷基板与散热底板焊接层、芯片与陶瓷基板焊接质量，烧结层的分层裂纹孔洞等物理缺陷都会对IGBT模块整体产生失效隐患。

通过观测IGBT模块侧面剖切图；我们可以发现IGBT天是有多层结构的器件封装而成，从最上方的封装罩壳母排端子，到底部的散热底板，涉及到多种封装焊接、烧结、键合工艺。车规级IGBT焊接封装的检测质量要求包括对焊接与封装材料的耐久性、可靠性、以及适应汽车特定环境条件的测试。‌车规级IGBT焊接封装的质量检测主要关注以下几个方面：

1.耐久性与可靠性测试‌：确保IGBT模块在汽车的高温、高湿、高压环境下能够正常工作，避免腐蚀或氧化，从而保证产品的长期稳定性和可靠性。

‌2.适应汽车特定环境条件的测试‌：由于汽车工作环境复杂，包括强振动等，因此需要对IGBT模块进行振动等级测试，确保其在不同路况下的稳定性和安全性。

3‌.温度与散热性能测试‌：车规级IGBT模块需要在-40°C至150°C的温度范围内正常工作，因此需要特别关注其散热性能，确保在高负荷工作时不会因过热而损坏。

4‌.封装完整性测试‌：检查封装外壳、绑定线、相关连接件以及衬板焊料层的完整性，确保没有缺陷或损坏，影响模块的正常使用。

此外，车规级IGBT模块作为新能源汽车的关键部件，直接控制驱动系统直、交流电的转换以及电机变频控制，其质量检测还涉及到对产品性能的全面评估，确保其符合车规级半导体功率器件测试认证规范，如ISO 26262等标准，以保证汽车的安全性和可靠性

采声科技-水浸超声扫描成像系统TCS-33HD

采声科技TCS-33HD系列水浸超声扫描成像系统是一款基于超声波在材料中反射、折射、透射等物理特性，搭配高精度机械运控系统，通过高精度数字化超声信号处理软件。反映出工件内部超声影像的无损检测系统。可实现对各种材料内部分层、焊接不良、夹杂、裂纹、气孔等缺陷高精度扫查。如IGBT模块、碳纤维复合板、蜂窝板、水冷板焊接等缺陷检测。

3D超声扫描成像

设备搭配高精度直线电机运动控制系统，多年成熟超声检测应用软件，系统设备稳定。支持超声A-Scan、（点波信号检测）B-Scan、（纵切面成像）C-Scan、（横截面成像）T-Scan（透射成像成像）C+CScan（一次多层同时成像）C+TScan（反射、透射同时成像）3D-Scan（三维立体成像）等丰富的扫描模式。批量扫描、区域扫描、厚度测量、密度分布等功能。

1.可同时呈现A-B-和C扫描图，并在扫描时可实时显示并存储波形和扫描结果。  

2.支持缺陷定位、缺陷着色、定量分析功能，自动计算缺陷面积和不良率。

3.可实现自动和手动断层切片功能（超声CT）

4.此超声系统带宽范围广，采样率高，重复精度高。

SAM image of DBC sintered layer

IGBT chip and DBC layer defects

通过北京采声科技对IGBT模块内部焊接面的超声扫描声学影像中，我们可以清晰观测到IGBT模块内部DBC与散热底板层，芯片与陶瓷覆铜板层之间的焊接微小分层、孔洞、裂纹呢等质量缺陷。北京采声科技是一家在超声无损检测应用方面有着多面技术积累与实践的企业，旗下研发的超声无损检测与设备，目前已经与国内多家研究院所、高校实验室、军工单位，凭借着优异的产品性能与可靠的产品稳定性，获得了客户深度好评。也相信在IGBT模块内部焊接质量与可靠性在采声科技TCS-33HD超声无损检测系统的检测下，质量会大幅提升，国内新能源汽车质量与可靠性更上一层楼。‌