[发明专利]一种功率模块连接质量的检测方法

说明书

一种功率模块连接质量的检测方法，所述的功率模块主要是由半导体芯片、第一连接层、覆铜陶瓷基板、第二连接层、基板组装而成，所述第一连接层连接半导体芯片与覆铜陶瓷基板的上铜层，第二连接层连接覆铜陶瓷基板的下铜层与基板；所述的检测方法包括：a）把功率模块放置于高精度平台上，关互锁安全门；b）选择检测条件如电压，电流，光管开始工作，光管发射的X光穿过功率模块；c）探测器固定在C型臂上，选定与法线方向有一定夹角的位置；探测器可检测到偏转相同角度的X光信号，从而接收到完整的X光信息；d）根据X光信号层析成像，形成若干层的X光图像；e）再利用专门开发的软件，分析一个芯片或DBC的整体气孔率或最大单个气孔率。

技术领域

本发明涉及的是一种功率模块连接质量的检测方法，尤其是一种新型的使用X光层析成像技术进行功率模块连接质量的检测方法，属于半导体功率模块的封装技术领域。

背景技术

功率模块是在功率电子电路上使用的半导体封装体，比如，封装了绝缘栅双极晶体管（IGBT）芯片，或金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）芯片的模块。一些模块也封装有半导体二极管（DIODE）芯片以提供过压保护。以上功率半导体芯片具有一系列电压和电流等级，以适应不同的场合或行业应用。

功率模块一般还包括导热绝缘直接键合铜陶瓷衬底（DBC），基板，功率端子等部件，目前这些部件大部分是通过钎焊（Soldering）、烧结（Sintering）或焊接（Welding）连接的，如芯片-DBC、DBC-基板之间的连接。

特殊应用场合如汽车行业中使用的功率模块，要求散热效率高。所以，经常使用带散热柱的基板封装成模块以便利用液体散热系统。对于功率模块，常规检测连接质量（如气孔情况）的方法有X光透射成像技术或超声波扫描成像技术。

但对于带散热柱的功率模块，这两种方法不能有效成像，无法检测连接质量。X光透射成像技术使用接收透射的信号成像，要求X光能穿透待分析的物体。带散热柱的模块，其基板和散热柱的总厚大（约12mm厚的铜），普通光管的电压一般≤130kV，无法完全穿透并成像。即使穿透，也无法明确气孔的在厚度方向的哪一层，即无法确定具体位置。

另一种方法，超声波扫描成像技术，其原理是在一个较小尺寸的范围内，超声波会由于材料的物理特性发生相互作用。一旦材料特性发生变化，样品内部的超声波就会被阻挡、吸收、散射或反射。所以也常用于检测功率模块的连接质量（如气孔、异物等情况），但对于带散热柱的模块，基板表面与散热柱表面不在一个平面上，较长的散热柱（约8mm）不利于超声波聚焦，不能有效成像。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种有利于监控产品质量，确保产品的可靠性，减少由此造成客户端失效，减少事故或损失的使用X光层析成像技术进行功率模块连接质量的检测方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种功率模块连接质量的检测方法，所述的功率模块主要是由半导体芯片、第一连接层、覆铜陶瓷基板、第二连接层、基板组装而成，其中，所述覆铜陶瓷基板由上层铜、中间层陶瓷、下层铜通过烧结等工艺做成一个整体，所述基板是由平板和散热柱通过锻造、铸造或机械加工方法做成一个整体；所述第一连接层连接半导体芯片与覆铜陶瓷基板的上铜层，第二连接层连接覆铜陶瓷基板的下铜层与基板；所述的检测方法是采用X光层析成像系统检测第一连接层2和第二连接层或其中之一的连接质量，具体包括：

a）把功率模块放置于高精度平台上，固定不动，关互锁安全门；

b）选择或设置检测条件如电压，电流，光管开始工作，光管发射的X光穿过功率模块；

c）探测器固定在C型臂上，选定与法线方向有一定夹角的位置；探测器可检测到偏转相同角度的X光信号，在检测的整个过程中，C型臂缓慢旋转360°，所以，探测器跟着旋转360°，从而接收到完整的X光信息；