重大突破！功率半导体封测可以做“CT”了！

4月27日，记者从中国科学院高能物理研究所获悉，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射线三维检测设备已经正式亮相。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。这个重大成果实现了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，大大提高检测效率，保障了IGBT模块的产品品质。

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”，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。“作为一种功率模块，在运行过程中会产生大量的热，需要及时散掉。IGBT模块中通常存在两个焊料层，焊料层的气孔会严重影响散热的效率，可能导致重大安全事故，因此需要对气孔率严格控制。”中科院高能物理研究所副研究员、锐影检测科技（济南）有限公司总经理刘宝东博士介绍，IGBT模块具有两个焊料层，普通的二维X光成像会将两层混在一起，无法区分。此外，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。

“目前常用的检测手段是超声检测，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。”刘宝东说，考虑到国内IGBT制造企业面临的检测难题以及IGBT行业快速发展的需求，锐影检测决定利用在大尺寸板状物三维层析成像领域多年的技术积累突破这一难题。

从科学仪器到商业化产品

与商业化产品不同，在国家课题资助下研发的科研仪器设备往往各项技术指标非常先进，但设备稳定性、成熟度、易用性仍有待提高。“通过纵向课题的研究，我们积累了经验和关键技术，而锐影检测的成立为我们将这些经验技术转化为成熟的产品提供了很好的平台。”刘宝东介绍，全自动IGBT缺陷X射线三维检测设备的成功研发，离不开研发团队10余年来在大尺寸板状物三维层析成像领域的技术积累。

“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。在此过程中，研究团队突破了一系列关键技术，并积累了丰富的工程化经验。全自动IGBT缺陷X射线三维检测设备的成功研发离不开这些前期的积累。”刘宝东说。

值得一提的是，在打通为国所需转到为民所需的“最后一公里”上，中科院高能所也探索出了一条新路，即科研院所负责技术和人才输出，由济南研究部（济南中科核技术研究院）负责样机的工程化开发和产品中试，而像锐影检测这样，由中科院高能所与济南起步区合作孵化的科技成果转化企业，也就自然而然承担起了产业化的工作。

“需求是产品研发的重要驱动力，正是用户的积极参与和试用，才大大加快了国产设备的研发和迭代速度。有了上下游企业的共同参与，从‘1’到‘100’的路我们也会走得越来越顺畅。”刘宝东说。 （记者 佘惠敏）