功率半导体封装测试再添“利器”
来源：中国科学报
2023-04-27 18:19:19
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4月26日，由中科院高能物理研究所济南研究部（济南中科核技术研究院）自主研发的全自动IGBT缺陷X射线三维检测设备，在功率半导体行业联盟第八届国际学术论坛上亮相。该设备依托X射线计算机层析成像（CL）技术和先进的缺陷智能检测软件算法，为IGBT模块封测提供了全新的无损检测解决方案。
IGBT（绝缘栅双极晶体管）是一种功率半导体器件，俗称电力电子装置的“心脏”，作为国家战略性新兴产业，在高铁、新能源汽车、轨道交通、智能电网、航空航天等领域应用极广。
中科院高能物理研究所副研究员刘宝东介绍，目前，对IGBT检测的常用手段是超声检测，但非常容易受散热柱的干扰，导致检测偏差。另外，超声检测要将模块浸入到水中，需要隔离水的工装，还需要人工操作，检测过程复杂，难以实现在线检测，效率比较低。与此同时，IGBT模块具有两个焊料层，用普通的二维X光成像，会将两层混在一起，无法区分，而且有些大功率的模块带有散热柱，会严重影响气孔检测的准确率。
刘宝东介绍，该设备基于X射线计算机层析成像技术，并将人工智能（AI）算法引入检测系统，可对不合格产品进行自动识别及分拣。实现了IGBT模块的全自动在线无损检测，数据实时反馈存储，有效解决了双层焊料叠加、及散热柱导致X射线2D检测不准确的难点。
“设备研发成功历时十余年。”刘宝东说，“2006年左右我们就研发了一批面向国家重大需求的工业CT。后来在国家重大科学仪器设备开发专项的资助下，我们研发了专用于板状古生物化石的X射线三维层析成像仪器，可以称为1.0版本，为古生物学家提供了新的观测工具。此后，我们针对集成电路先进封装的检测需求，研发了分辨率更高、更成熟的2.0版本仪器。这些都是全自动IGBT缺陷X射线三维检测设备的研发奠定了基础。”
全自动IGBT缺陷X射线三维检测设备。中科院高能物理研究所供图
