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超聲SAM檢測技術在碳化硅功率模塊缺陷檢測應用

芯片半導體

超聲SAM檢測技術在碳化硅功率模塊缺陷檢測應用

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超聲SAM檢測技術在碳化硅功率模塊缺陷檢測應用
半導體工程師 2025年06月22日 13:39 江蘇【超聲SAM檢測技術在碳化硅功率模塊缺陷檢測應用】碳化硅（英語：silicon carbide ， carborundum） ， 化學式SiC ， 俗稱金剛砂 ， 或者耐火砂 。 為硅與碳相鍵結而成的陶瓷狀化合物 ， 碳化硅在大自然以莫桑石這種稀有的礦物的形式存在 。 最早發現于1905年的隕石中 ， 碳化硅陶瓷是一種高性能陶瓷 ， 具有高硬度、高耐磨性、耐高溫、寬禁帶、和良好的化學穩定性 。




常用于航空航天、新能源汽車、半導體制造等高端制造領域 。 碳化硅作為寬禁帶半導體的代表 ， 具有極其優異的性能 ， 可在大功率電力電子變換器中替換傳統硅 IGBT ， 進而大幅提升變換器的效率以及功率密度等性能 ， 例如新能源汽車領域碳化硅已成為800V電壓平臺下功率器件的首要選擇 ， 正逐步替代傳統硅基IGBT

超聲SAM檢測SIC功率模塊
不過 ， 它可能在生產過程中容易出現各種缺陷 ， 比如氣孔、裂紋、雜質或者不均勻的結構 。 這些缺陷會影響其機械性能和可靠性 ， 所以檢測非常重要 。

超聲掃描顯微鏡（SAM）在碳化硅（SiC）功率模塊的缺陷檢測中具有重要應用價值 ， 尤其針對多層結構中的內部缺陷（如空洞、分層、裂紋等） 。 以下是其技術特點、應用場景及實施路徑的詳細分析：





碳化硅功率模塊的結構與缺陷類型：







碳化硅功率模塊通常由以下關鍵層構成：SiC芯片（半導體層） ， 焊接層（如銀燒結層或焊料層） ， 基板（如AMB活性金屬釬焊基板或DBC陶瓷基板） ， 銅層（導電層） ， 鍵合線/鋁帶（電氣連接）

1:典型缺陷：

焊接層缺陷：空洞（Voids）、未熔合、分層（Delamination） ， 基板界面缺陷：陶瓷與金屬層間的裂紋或脫粘 ， 芯片裂紋：熱應力或機械應力導致的微裂紋 ， 鍵合線失效：根部裂紋或脫離

SAM在功率模塊檢測中的技術優勢：
非破壞性：保持模塊功能完整性 ， 適合封裝后檢測 。 高分辨率：可檢測微米級缺陷（如10μm級焊接空洞） 。 分層定位能力：通過多層C掃描模式準確定位缺陷所在層 。

（如焊接層或基板界面） 。 適應性：兼容不同封裝材料（陶瓷、金屬、聚合物） ， 無需復雜樣品制備 。

Hiwave超聲掃描顯微鏡（SAM）在碳化硅功率模塊檢測中 ， 憑借其非破壞性和高分辨率特性 ， 成為焊接層空洞、基板分層等關鍵缺陷的核心檢測工具 。 通過優化探頭參數、掃描模式及信號處理算法 ， 可顯著提升檢測效率與準確性 。 未來隨著高頻探頭與AI技術的融合 ， SAM將在功率電子器件的可靠性評估中發揮更大作用 。
來源于和伍智造 ， 作者Hiwave

半導體工程師
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