无目镜光学技术助力IGBT外观检测

发布时间:2024/7/30 11:43:27

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jun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he心元件,IGBT元件质量才是企业重要竞争力。





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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:





1

   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di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。


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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


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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




2

  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




3

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 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


4

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。

5

壳体塑封:有机硅凝胶灌注到外壳内并固化后的检测。



6

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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

7

             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。


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