由于陶瓷材料具有強(qiáng)度高、絕緣性好、導(dǎo)熱和耐熱性能優(yōu)良、熱膨脹系數(shù)小、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，非常適合作為功率半導(dǎo)體器件封裝用基板材料。市面上常見的功率半導(dǎo)體器件封裝陶瓷基板有直接覆銅（direct bonding copper，DBC）陶瓷基板和活性金屬釬焊（active metal brazing，AMB）陶瓷基板等。
陶瓷基板在制造過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生各種缺陷，如分層、裂紋和空洞等。這些缺陷可能嚴(yán)重影響電子器件的性能和可靠性。因此，準(zhǔn)確檢測(cè)這些缺陷對(duì)于確保產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要。超聲波掃描技術(shù)作為一種非破壞性檢測(cè)方法，能夠有效地識(shí)別和評(píng)估陶瓷基板內(nèi)部的缺陷。艾邦建有陶瓷基板產(chǎn)業(yè)群，歡迎上下游企業(yè)加入微信群，長(zhǎng)按識(shí)別二維碼即可加入。
1、超聲波掃描檢測(cè)技術(shù)原理
超聲波掃描顯微鏡檢測(cè)，也就是俗稱的超聲SAT檢測(cè)技術(shù)，也稱為水浸式超聲波斷層掃描成像技術(shù)，是一種對(duì)分層等面積型缺陷相當(dāng)敏感的無(wú)損檢測(cè)手段。
圖 超聲顯微成像(AM)和X射線成像技術(shù)的差別
超聲波檢測(cè)是基于超聲波在被測(cè)物體或材料中傳播特性的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。當(dāng)超聲波穿過(guò)不同材料界面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生反射、折射和衰減等現(xiàn)象。通過(guò)分析這些現(xiàn)象，可以獲得材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的信息。具體來(lái)說(shuō)，超聲波掃描顯微鏡利用超聲探頭的換能器將超聲波以脈沖的方式傳送到樣品內(nèi)部，由于超聲波在不同材料結(jié)合界面會(huì)發(fā)生反射，形成不同強(qiáng)度的回波，所以一旦存在分層等缺陷，就會(huì)產(chǎn)生有明顯區(qū)別的回波，接收探頭收集回波信號(hào)后，通過(guò)計(jì)算機(jī)處理，生成材料內(nèi)部的圖像，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷的檢測(cè)和定位。
2、DBC/AMB基板的超聲波掃描檢測(cè)
在DBC/AMB基板的制造過(guò)程中，常見的缺陷包括分層、裂紋、空洞、氣泡等。以DBC陶瓷基板為例，DBC直接鍵合銅工藝是利用高溫加熱將陶瓷基板（氧化鋁、氮化鋁）和銅（Cu）板相結(jié)合。由于DBC基板的銅層和陶瓷層材料之間的熱膨脹系數(shù)失配，在制造過(guò)程、回流工藝過(guò)程以及模塊應(yīng)用過(guò)程中DBC基板將遭受熱應(yīng)力而造成熱疲勞失效，主要的失效模式為金屬和陶瓷發(fā)生脫層以及陶瓷層斷裂。銅和陶瓷的結(jié)合面也不可避免地會(huì)出現(xiàn)微小的氣泡，在后續(xù)使用過(guò)程中產(chǎn)生的熱量會(huì)導(dǎo)致氣泡進(jìn)一步擴(kuò)大，最終導(dǎo)致產(chǎn)品失效。
圖 DBC、AMB掃描結(jié)果圖，來(lái)源：上海驕成
超聲波檢測(cè)主要用于檢測(cè)產(chǎn)品內(nèi)部的空洞、裂紋、分層、氣泡、夾雜、焊接不良、電鍍空穴等缺陷，可以檢測(cè)出產(chǎn)品內(nèi)部缺陷處界面的二維圖像，并以圖形的方式直觀展示，類似給工件做“B超”。通過(guò)合理選擇掃描模式和優(yōu)化檢測(cè)參數(shù)，可以有效識(shí)別和評(píng)估陶瓷基板內(nèi)部的各種缺陷，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。
圖 超聲掃描檢測(cè)應(yīng)用，來(lái)源：Nordson
超聲波掃描檢測(cè)檢測(cè)精準(zhǔn)、缺陷分辨力高、成像直觀、缺陷敏感度高、檢測(cè)材料范圍廣，支持分層掃描、斷層掃描，可對(duì)缺陷進(jìn)行定性定量分析，如缺陷面積、占比等，不會(huì)損害待測(cè)基板，適合大批量生產(chǎn)環(huán)境下的質(zhì)量控制，在DBC/AMB基板的質(zhì)量檢測(cè)中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。此外，還被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體器件及封裝、陶瓷覆銅板、IGBT功率模組、MLCC陶瓷電容器、半導(dǎo)體制冷片（TEC）等檢測(cè)。
3、超聲波檢測(cè)設(shè)備供應(yīng)商
蘇州廣林達(dá)電子科技有限公司 津上智造智能科技江蘇有限公司 蘇州精創(chuàng)光學(xué)儀器有限公司 上海驕成超聲波技術(shù)股份有限公司 廣州多浦樂(lè)電子科技股份有限公司 科視達(dá)(中國(guó))有限公司 和伍智造營(yíng)（上海）科技發(fā)展有限公司 德國(guó)Pvatepla
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8月28-30日，廣林達(dá)、津上智造、精創(chuàng)光學(xué)、上海驕成等陶瓷基板超聲波檢測(cè)設(shè)備商將參加艾邦第六屆精密陶瓷暨功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈展覽會(huì)，同期還將舉辦《功率半導(dǎo)體器件產(chǎn)業(yè)論壇》，津上智造將做《超聲波掃描顯微鏡在功率器件封裝領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)》的主題報(bào)告分享，地址：深圳國(guó)際會(huì)展中心7號(hào)館，歡迎各位行業(yè)朋友蒞臨參觀交流。展位預(yù)定聯(lián)系：龍小姐：18318676293（同微信）。
推薦展會(huì)：第六屆精密陶瓷暨功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈展覽會(huì)
同期舉辦：熱管理材料展
一、精密陶瓷產(chǎn)業(yè)鏈：
1、陶瓷器件及材料：MLCC、LTCC、HTCC、微波介質(zhì)陶瓷、壓電陶瓷、鈦酸鋇、碳酸鋇、氧化鈦、氧化鋁、氧化鋯、玻璃粉、氮化鋁、LTCC介質(zhì)陶瓷粉體、稀土氧化物、生瓷帶等；
2、精密陶瓷：氧化鋯、氧化鋁、氮化鋁、氮化硅、碳化硅、氧化釔、結(jié)構(gòu)陶瓷、高溫陶瓷、透明陶瓷、陶瓷微珠、新能源陶瓷、陶瓷軸承、陶瓷球、半導(dǎo)體陶瓷（搬運(yùn)臂、陶瓷劈刀、靜電卡盤、蝕刻環(huán)……）、3D打印陶瓷、燃料電池（SOFC）隔膜片、穿戴陶瓷、光纖陶瓷插芯、陶瓷套筒、CIM、生物陶瓷等。
3、陶瓷基板及封裝外殼：陶瓷封裝外殼、DPC、DBC、AMB、HTCC基板、LTCC基板、薄膜電路板、厚膜電路板、陶瓷封裝基座、熱沉、氧化鋁、氮化鋁、氮化硅、氧化鈹、莫來(lái)石粉體及基板等；
4、金屬材料：銀粉、金粉、銅粉、鎳粉、焊料（焊片、焊膏）、MLCC用內(nèi)/外電極漿料、LTCC銀漿、金漿、鎢鉬漿料、銅漿、靶材、無(wú)氧銅帶、可伐合金、金屬?zèng)_壓件等；
5、助劑：陶瓷和導(dǎo)電漿料用分散劑、黏合劑、增塑劑、絮凝劑、礦化劑、消泡劑、潤(rùn)滑劑、燒結(jié)助劑等；
6、設(shè)備：
陶瓷加工設(shè)備：砂磨機(jī)、球磨機(jī)、真空脫泡機(jī)、三輥機(jī)、噴霧造粒機(jī)、干壓機(jī)、流延機(jī)、注塑機(jī)、3D打印機(jī)、模具、干燥設(shè)備、研磨機(jī)、精雕機(jī)、裁片機(jī)、激光設(shè)備、打孔機(jī)、填孔機(jī)、絲網(wǎng)印刷機(jī)、疊層機(jī)、層壓機(jī)、等靜壓機(jī)、熱切機(jī)、整平機(jī)、排膠爐、燒結(jié)爐、釬焊設(shè)備、電鍍?cè)O(shè)備、化學(xué)鍍、噴銀機(jī)、浸銀機(jī)、端銀機(jī)、真空鍍膜設(shè)備、顯影設(shè)備、去膜設(shè)備、蝕刻機(jī)、濕制程設(shè)備、等離子清洗、超聲波清洗、自動(dòng)化設(shè)備、剝離強(qiáng)度測(cè)試儀、AOI檢測(cè)設(shè)備、打標(biāo)機(jī)；
封裝測(cè)試設(shè)備：貼片機(jī)、引線鍵合機(jī)、封蓋機(jī)、平行縫焊封帽、切筋機(jī)、釬焊設(shè)備、激光調(diào)阻機(jī)、網(wǎng)絡(luò)分析儀、熱循環(huán)測(cè)試設(shè)備、測(cè)厚儀、氦氣檢漏儀、老化設(shè)備、外觀檢測(cè)、超聲波掃描顯微鏡、X-光檢測(cè)、激光打標(biāo)、分選設(shè)備、測(cè)包編帶機(jī)等；
7、耗材：離型膜、載帶（塑料和紙質(zhì)）、耐火材料、承燒板/匣缽（氧化鋁、剛玉莫來(lái)石、氮化硼等）、承燒網(wǎng)、發(fā)泡膠、研磨耗材（金剛石微粉、研磨液）、精密網(wǎng)版、清洗劑、電鍍藥水等。
二、熱管理產(chǎn)業(yè)鏈：
1、熱管理材料：氧化鋁、氮化鋁、氮化硼、石墨烯、石墨、碳納米管、空心玻璃微珠、導(dǎo)熱粉體、散熱基板、熱沉（鎢銅、鉬銅、氮化鋁、金剛石等）、鋁碳化硅AlSiC、相變材料、導(dǎo)熱凝膠、導(dǎo)熱界面材料、導(dǎo)熱墊片、導(dǎo)熱膠帶、灌封膠、熱管/均熱板；
2、散熱器件：半導(dǎo)體制冷片（TEC）、IGBT散熱器（銅、鋁）、大功率晶體管散熱器、通信基站散熱殼體、液態(tài)金屬散熱器、插針式散熱器等;
3、設(shè)備：壓延機(jī)、涂布機(jī)、分條機(jī)、模切機(jī)、復(fù)卷機(jī)、切片機(jī)，CNC設(shè)備、壓鑄/沖壓設(shè)備、熱分析儀器、激光導(dǎo)熱儀、導(dǎo)熱系數(shù)儀、強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)、檢測(cè)設(shè)備、自動(dòng)化等。
三、功率半導(dǎo)體器件封裝產(chǎn)業(yè)鏈：
1、材料：碳化硅，陶瓷襯板（DBC、AMB）、封裝管殼、鍵合絲、散熱基板（銅、鋁碳化硅AlSiC）、導(dǎo)熱硅凝膠、環(huán)氧灌封膠、焊料（預(yù)制焊片）、銀膜/銀膏、散熱器（銅、鋁）、功率引出端子（銅端子）、外殼（工程塑料PPS、PBT、高溫尼龍）、清洗劑等；
2、設(shè)備及配件：真空焊接爐、貼片機(jī)、固晶機(jī)、引線鍵合機(jī)、X-ray、推拉力測(cè)試機(jī)、等離子清洗設(shè)備、點(diǎn)膠機(jī)、絲網(wǎng)印刷機(jī)、超聲波掃描設(shè)備、動(dòng)靜態(tài)測(cè)試機(jī)、點(diǎn)/灌膠機(jī)、銀燒結(jié)設(shè)備、垂直固化爐、甲酸真空共晶爐、自動(dòng)封蓋設(shè)備、高速插針機(jī)、彎折設(shè)備、超聲波焊接機(jī)、視覺檢測(cè)設(shè)備、推拉力測(cè)試機(jī)、高低溫沖擊設(shè)備、功率循環(huán)測(cè)試設(shè)備、打標(biāo)機(jī)、檢驗(yàn)平臺(tái)、治具等；
原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（艾邦陶瓷展）：超聲波掃描檢測(cè)技術(shù)在DBC/AMB陶瓷基板的應(yīng)用
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