[發(fā)明專利]一種功率模塊連接質(zhì)量的檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610136577.4
• 申請(qǐng)日: 2016-03-10
• 公開（公告）號(hào): CN105679691B
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡少華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 嘉興斯達(dá)半導(dǎo)體股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/66
• 分類號(hào): H01L21/66
• 代理公司: 杭州九洲專利事務(wù)所有限公司 33101
• 代理人: 翁霽明

一種功率模塊連接質(zhì)量的檢測(cè)方法，所述的功率模塊主要是由半導(dǎo)體芯片、第一連接層、覆銅陶瓷基板、第二連接層、基板組裝而成，所述第一連接層連接半導(dǎo)體芯片與覆銅陶瓷基板的上銅層，第二連接層連接覆銅陶瓷基板的下銅層與基板；所述的檢測(cè)方法包括：a）把功率模塊放置于高精度平臺(tái)上，關(guān)互鎖安全門；b）選擇檢測(cè)條件如電壓，電流，光管開始工作，光管發(fā)射的X光穿過功率模塊；c）探測(cè)器固定在C型臂上，選定與法線方向有一定夾角的位置；探測(cè)器可檢測(cè)到偏轉(zhuǎn)相同角度的X光信號(hào)，從而接收到完整的X光信息；d）根據(jù)X光信號(hào)層析成像，形成若干層的X光圖像；e）再利用專門開發(fā)的軟件，分析一個(gè)芯片或DBC的整體氣孔率或最大單個(gè)氣孔率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種功率模塊連接質(zhì)量的檢測(cè)方法，尤其是一種新型的使用X光層析成像技術(shù)進(jìn)行功率模塊連接質(zhì)量的檢測(cè)方法，屬于半導(dǎo)體功率模塊的封裝技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

功率模塊是在功率電子電路上使用的半導(dǎo)體封裝體，比如，封裝了絕緣柵雙極晶體管（IGBT）芯片，或金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）芯片的模塊。一些模塊也封裝有半導(dǎo)體二極管（DIODE）芯片以提供過壓保護(hù)。以上功率半導(dǎo)體芯片具有一系列電壓和電流等級(jí)，以適應(yīng)不同的場(chǎng)合或行業(yè)應(yīng)用。

功率模塊一般還包括導(dǎo)熱絕緣直接鍵合銅陶瓷襯底（DBC），基板，功率端子等部件，目前這些部件大部分是通過釬焊（Soldering）、燒結(jié)（Sintering）或焊接（Welding）連接的，如芯片-DBC、DBC-基板之間的連接。

特殊應(yīng)用場(chǎng)合如汽車行業(yè)中使用的功率模塊，要求散熱效率高。所以，經(jīng)常使用帶散熱柱的基板封裝成模塊以便利用液體散熱系統(tǒng)。對(duì)于功率模塊，常規(guī)檢測(cè)連接質(zhì)量（如氣孔情況）的方法有X光透射成像技術(shù)或超聲波掃描成像技術(shù)。

但對(duì)于帶散熱柱的功率模塊，這兩種方法不能有效成像，無法檢測(cè)連接質(zhì)量。X光透射成像技術(shù)使用接收透射的信號(hào)成像，要求X光能穿透待分析的物體。帶散熱柱的模塊，其基板和散熱柱的總厚大（約12mm厚的銅），普通光管的電壓一般≤130kV，無法完全穿透并成像。即使穿透，也無法明確氣孔的在厚度方向的哪一層，即無法確定具體位置。

另一種方法，超聲波掃描成像技術(shù)，其原理是在一個(gè)較小尺寸的范圍內(nèi)，超聲波會(huì)由于材料的物理特性發(fā)生相互作用。一旦材料特性發(fā)生變化，樣品內(nèi)部的超聲波就會(huì)被阻擋、吸收、散射或反射。所以也常用于檢測(cè)功率模塊的連接質(zhì)量（如氣孔、異物等情況），但對(duì)于帶散熱柱的模塊，基板表面與散熱柱表面不在一個(gè)平面上，較長的散熱柱（約8mm）不利于超聲波聚焦，不能有效成像。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種有利于監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量，確保產(chǎn)品的可靠性，減少由此造成客戶端失效，減少事故或損失的使用X光層析成像技術(shù)進(jìn)行功率模塊連接質(zhì)量的檢測(cè)方法。

本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的，一種功率模塊連接質(zhì)量的檢測(cè)方法，所述的功率模塊主要是由半導(dǎo)體芯片、第一連接層、覆銅陶瓷基板、第二連接層、基板組裝而成，其中，所述覆銅陶瓷基板由上層銅、中間層陶瓷、下層銅通過燒結(jié)等工藝做成一個(gè)整體，所述基板是由平板和散熱柱通過鍛造、鑄造或機(jī)械加工方法做成一個(gè)整體；所述第一連接層連接半導(dǎo)體芯片與覆銅陶瓷基板的上銅層，第二連接層連接覆銅陶瓷基板的下銅層與基板；所述的檢測(cè)方法是采用X光層析成像系統(tǒng)檢測(cè)第一連接層2和第二連接層或其中之一的連接質(zhì)量，具體包括：

a）把功率模塊放置于高精度平臺(tái)上，固定不動(dòng)，關(guān)互鎖安全門；

b）選擇或設(shè)置檢測(cè)條件如電壓，電流，光管開始工作，光管發(fā)射的X光穿過功率模塊；

c）探測(cè)器固定在C型臂上，選定與法線方向有一定夾角的位置；探測(cè)器可檢測(cè)到偏轉(zhuǎn)相同角度的X光信號(hào)，在檢測(cè)的整個(gè)過程中，C型臂緩慢旋轉(zhuǎn)360°，所以，探測(cè)器跟著旋轉(zhuǎn)360°，從而接收到完整的X光信息；