智能、在線、三維

功率半導體做上了“CT”

該設備基于X射線計算機層析成像技術，并將人工智能(AI)算法引入檢測系統，可對不合格產品進行自動識別及分揀。實現了IGBT模塊的全自動在線無損檢測，數據實時反饋存儲，有效解決了雙層焊料疊加、及散熱柱導致X射線2D檢測不準確的難點，大大提高檢測效率，保障了IGBT模塊的產品品質。

IGBT(絕緣柵雙極晶體管)是一種功率半導體器件，俗稱電力電子裝置的“心臟”，作為國家戰略性新興產業，在高鐵、新能源汽車、軌道交通、智能電網、航空航天等領域應用極廣。“作為一種功率模塊，在運行過程中會產生大量的熱，需要及時散掉。IGBT模塊中通常存在兩個焊料層，焊料層的氣孔會嚴重影響散熱的效率，可能導致重大安全事故，因此需要對氣孔率嚴格控制。”中科院高能物理研究所副研究員、銳影檢測科技(濟南)有限公司總經理劉寶東博士介紹，IGBT模塊具有兩個焊料層，普通的二維X光成像會將兩層混在一起，無法區分。此外，有些大功率的模塊帶有散熱柱，會嚴重影響氣孔檢測的準確率。

“目前常用的檢測手段是超聲檢測，但非常容易受散熱柱的干擾，導致檢測偏差。另外，超聲檢測要將模塊浸入到水中，需要隔離水的工裝，還需要人工操作，檢測過程復雜，難以實現在線檢測，效率比較低。”劉寶東說，考慮到國內IGBT制造企業面臨的檢測難題以及IGBT行業的快速發展的需求，銳影檢測決定利用在大尺寸板狀物三維層析成像領域多年的技術積累突破這一難題。

十年磨劍破壁

加速1到100“最后一公里”

與商業化產品不同，在國家課題資助下研發的科研儀器設備往往各項技術指標非常先進，但設備穩定性、成熟度、易用性仍有待提高，與市場上銷售的產品還有一定差距。“通過縱向課題的研究，我們積累了經驗和關鍵技術，而銳影檢測的成立為我們將這些經驗技術轉化為成熟的產品提供了很好的平臺。“劉寶東介紹，全自動IGBT缺陷X射線三維檢測設備的成功研發，正離不開研發團隊10余年在大尺寸板狀物三維層析成像領域的技術積累。

“2006年左右我們就研發了一批面向國家重大需求的工業CT。后來在國家重大科學儀器設備開發專項的資助下，我們研發了專用于板狀古生物化石的X射線三維層析成像儀器，可以稱為1.0版本，為古生物學家提供了新的觀測工具。此后，我們針對集成電路先進封裝的檢測需求，研發了分辨率更高、更成熟的2.0版本儀器。在此過程中，研究團隊突破了一系列關鍵技術，并積累了豐富的工程化經驗。全自動IGBT缺陷X射線三維檢測設備的成功研發離不開這些前期的積累。”劉寶東說。

值得一提的是，在打通為國所需轉到為民所需的“最后一公里”上，中科院高能所也探索出了一條新路，即科研院所負責技術和人才輸出，由濟南研究部(濟南中科核技術研究院)負責樣機的工程化開發和產品中試，而像銳影檢測這樣，由中科院高能所與濟南起步區合作孵化的科技成果轉化企業，也就自然而然承擔起了產業化的工作。

“需求是產品研發的重要驅動力，正是用戶的積極參與和試用，才大大的加快了國產設備的研發和迭代速度。有了上下游企業的共同參與，從‘1’到‘100’的路我們也會走的越來越順暢。”劉寶東說。

全自動IGBT缺陷X射線三維檢測設備

科研人員正在調試設備