无目镜光学技术助力IGBT外观检测

英国工业显微镜有限公司

2024/04/19 16:32

作为新型功率半导体器件的主流器件，IGBT已广泛应用于工业、 4C(通信、计算机、消费电子、汽车电子)、航空航天、国防军工等传统产业领域，以及轨道交通、新能源、智能电网、新能源汽车等战略性新兴产业领域。

IGBT市场需求量正逐步扩大，国内IGBT产业在国家政策推动及市场牵引下得到迅速发展。与日俱增的需求同时也向IGBT生产企业的工艺设备及工艺技术提出了很大的挑战。同时还要考虑对于IGBT原件的质量控制。作为电动驱动核心元件，IGBT元件质量才是企业重要竞争力。

IGBT

IGBT（绝缘栅双极型晶体管）的衬底通常使用的材料包括：

• 硅（Si）：作为主要的半导体材料。

• 陶瓷基板：如氧化铝（Al2O3）、氮化铝（AlN）和氮化硅（Si3N4）。

• 金属化陶瓷材料：如直接键合铜（DBC）和活性金属钎焊（AMB）技术制成的覆铜陶瓷基板。

在质量控制环节，对于IGBT各方面性能进行检测，是质量保证的根本。

在IGBT的制造过程中，外观检测是一个重要环节，主要在以下几个步骤进行：

晶圆贴片：将切割好的IGBT晶圆和锡片贴装到DBC基板上后的检测。

在IGBT（绝缘栅双极型晶体管）的生产过程中，晶圆贴片后的外观检测是非常重要的。这个步骤确保了晶圆和锡片正确地贴装到DBC（直接覆铜陶瓷）基板上，没有位置偏差、翘曲或其他可能影响模块性能的问题。外观检测可以通过视觉检查或自动化设备来完成，以确保贴片的质量和精度。

贴片作为IGBT模块封装的第一道工序，其良率对封装成品的可靠性至关重要。贴片的准确性直接影响到后续焊接、检测、键合等工序的质量，因此，高标准的IGBT模块贴装压力需控制在一定范围内，并需要良好的力控重复性。这些都是通过外观检测来确认的。

将锡膏按设定图形印刷于散热底板和DBC铜板表面，

为自动贴片做好前期准备

将IGBT芯片贴装于DBC印刷锡膏表面

随着技术的进步，IGBT的检测方法也在不断提升，未来的研发将侧重于提高检测的自动化水平、准确性以及实时监控能力，以适应日益复杂的电力电子系统需求。同时在高性能的检测，也需要人工抽检把关

真空回流焊：

焊接完成后，使用检测设备对焊接口进行平面和立体成像检测。

真空回流焊后对焊接口进行平面和立体成像检测的重要性非常高。这一步骤是确保焊接质量和可靠性的关键环节，特别是在高密度电子组装中。以下是进行这种检测的几个主要原因：

• 提高焊接质量：通过检测可以发现焊接过程中可能出现的缺陷，如焊点不完整、焊料溢出或桥接等问题。

• 确保可靠性：焊接点的质量直接影响产品的长期可靠性。检测可以帮助预防早期故障，尤其是在功率器件和高性能应用中。

• 减少空洞率：真空回流焊的一个主要优势是能显著降低焊点中的空洞率。空洞会影响焊点的机械强度和热阻，从而降低器件的导热和导电性能。

• 满足规范要求：许多行业标准和规范，如IPC-A-610、IPC7095等，对焊接质量有明确要求。检测确保产品符合这些标准

晶圆键合：连接一体针与DBC基板的上铜层、DBC基板与底板后的检测。

键合打线，将各个IGBT芯片或DBC间连结起来，形成完整的电路结构

晶圆键合过程中的检测非常重要，因为它是确保IGBT（绝缘栅双极型晶体管）模块在高压、高温和高功率应用中可靠性的关键步骤。以下是进行这一检测的几个主要原因：

• 确保电气连接的完整性：检测可以确认一体针与DBC基板的上铜层之间的连接是否牢固，没有虚焊或冷焊现象。

• 防止机械应力：由于温度变化或机械振动，不良的键合可能导致连接处产生应力，进而影响模块的长期稳定性。

• 提高热管理效能：IGBT模块在工作时会产生大量热量，良好的键合可以确保热量有效传导，避免过热。

• 提升产品寿命：检测可以预防早期故障，延长产品的使用寿命。

• 满足安全标准：对于功率半导体器件，特别是在关键应用中，如交通运输、能源系统等，必须符合严格的安全标准。

因此，晶圆键合后的检测对于保证产品质量和可靠性至关重要

超声波清洗：清洗完成后的半成品检测，主要清洗焊接后针脚上残留的松香。

壳体塑封：有机硅凝胶灌注到外壳内并固化后的检测。

功率端子键合

通过键合打线，将各个功率端子与DBC间连结起来，形成完整的电路结构

壳体灌胶与固化

为了提升IGBT产品质量，生产企业在各加工环节对于元件的外观检测十分关键。严格的质量控制才能确保产品性能的稳定可靠。

工作人员长时间通过双目体视显微镜检查IGBT元件，易产生工作疲劳及损伤，更可能导致失误出错及工作效率降低。

拥有全球独家光学技术的Lynx EVO人机工效学无目镜显微镜，助力IGBT元件质量控制，提高外观检测工作效率，提升产品质量。自诞生以来，Lynx EVO在全球各地被广泛应用于质量控制外观检测方案，获得了来自中车、智新半导体、北一半导体等诸多企业用户的肯定。

立体精准高效检测

基于专利光学微阵列多透镜的扩大光瞳技术，获得立体光学清晰观察。可最大限度地实现使用者头和身体自由活动、手眼协调、利用周边视觉，更可轻松操作手中工具，提高准确性和效率。

守护使用者的颈椎腰椎健康

人机工效学设计，无需低头弯腰，工作时坐得离观察头体更远，从而获得舒适工作姿态，减少疲劳，轻松工作，保障健康。降低出错率，为企业降本增效。

护眼更安全

Lynx EVO无目镜体视显微镜中光束比传统双目镜显微镜要宽10倍，这意味着用户无需将其眼睛精确对准目镜，同时不会有强烈光线在眼底聚焦，不会对眼睛造成损伤，避免眼底疾病。

无目镜设计令用户可以佩戴框架眼镜及护目镜，无需摘除眼镜，观察更轻松更高效。

Lynx EVO被广泛用于观测、质检流程中。符合人机工效学要求的立体观测，确保使用者可在清晰无误地观察产品的同时，保持轻松高效工作状态。

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