IGBT 作為功率半導體器件，其封裝結構的機械可靠性對器件性能至關重要。IGBT 封裝底部與散熱器貼合面的平整度是影響封裝機械應力分布的關鍵因素，當貼合面存在平整度差時，會通過封裝結構的力學傳遞使 IGBT 芯片承受不均勻的機械應力，進而對器件的電性能和可靠性產(chǎn)生潛在影響。

貼合面平整度差會導致封裝底部與散熱器之間形成非均勻的接觸界面。在螺栓緊固或壓板夾持等裝配過程中，平整度差的貼合面會使封裝底部受到非對稱的壓力分布。例如，貼合面局部凸起區(qū)域會承受更大的接觸壓力，而凹陷區(qū)域的壓力則相對較小，這種壓力差通過封裝基板（如 DBC 陶瓷基板）和焊料層傳遞至芯片，形成芯片表面的機械應力梯度。由于芯片材料（硅）的脆性特征，這種非均勻應力極易導致芯片內(nèi)部產(chǎn)生晶格畸變甚至微裂紋。

從力學傳遞路徑看，平整度差引發(fā)的機械應力主要包括剪切應力和彎曲應力。當貼合面存在局部高度差時，封裝底部在垂直壓力作用下會產(chǎn)生彎曲變形，使芯片表面承受彎曲應力。以典型的 IGBT 模塊封裝為例，DBC 基板厚度通常在 0.3-0.6mm 之間，平整度差導致的基板彎曲會使芯片邊緣區(qū)域承受更大的拉應力，而中心區(qū)域則可能出現(xiàn)壓應力。同時，由于封裝材料熱膨脹系數(shù)的差異（如硅的熱膨脹系數(shù)為 2.6×10??/℃，銅基板為 17×10??/℃），在工作溫度波動下，平整度差引發(fā)的應力會與熱應力疊加，形成更為復雜的應力分布。

不均勻機械應力對 IGBT 芯片的影響體現(xiàn)在多個層面。在材料微觀結構上，應力會導致硅晶體的晶格常數(shù)發(fā)生變化，進而影響載流子的遷移率和壽命。研究表明，硅材料在壓應力作用下載流子遷移率可提升 10%-15%，而拉應力則可能導致載流子復合速率增加，這種變化會直接影響芯片的閾值電壓和導通電阻等電參數(shù)。在結構層面，長期的非均勻應力作用會使焊料層產(chǎn)生疲勞開裂，尤其是在芯片邊緣等高應力區(qū)域，焊料層的開裂會進一步加劇應力集中，形成 “應力 - 開裂 - 應力加劇” 的惡性循環(huán)。

當芯片承受不均勻機械應力時，還可能引發(fā)封裝結構的界面失效。例如，芯片與 DBC 基板之間的焊料層在應力作用下會產(chǎn)生塑性變形，導致界面結合強度下降。在 IGBT 開關過程中，由于電流突變產(chǎn)生的電磁力會與機械應力耦合，使芯片受到動態(tài)載荷，加速界面失效進程。更為嚴重的是，當應力超過硅材料的屈服強度（約 700MPa）時，芯片內(nèi)部會產(chǎn)生微裂紋，這些微裂紋可能沿著晶界擴展，直接破壞 pn 結結構，導致器件的擊穿電壓下降或出現(xiàn)漏電現(xiàn)象。

在 IGBT 模塊的實際應用中，貼合面平整度差引發(fā)的不均勻機械應力往往與熱應力、電應力相互作用。例如，在高功率密度工況下，芯片溫度升高會加劇材料熱膨脹差異，使機械應力進一步增大；而電應力導致的芯片局部發(fā)熱又會與機械應力耦合，形成熱 - 力耦合失效機制。這種多物理場的相互作用使得 IGBT 的失效模式更為復雜，增加了器件可靠性評估的難度。

激光頻率梳3D光學輪廓測量系統(tǒng)簡介：

20世紀80年代，飛秒鎖模激光器取得重要進展。2000年左右，美國J.Hall教授團隊憑借自參考f-2f技術，成功實現(xiàn)載波包絡相位穩(wěn)定的鈦寶石鎖模激光器，標志著飛秒光學頻率梳正式誕生。2005年，Theodor.W.H?nsch（德國馬克斯普朗克量子光學研究所）與John.L.Hall（美國國家標準和技術研究所）因在該領域的卓越貢獻，共同榮獲諾貝爾物理學獎。?

系統(tǒng)基于激光頻率梳原理，采用500kHz高頻激光脈沖飛行測距技術，打破傳統(tǒng)光學遮擋限制，專為深孔、凹槽等復雜大型結構件測量而生。在1m超長工作距離下，仍能保持微米級精度，革新自動化檢測技術。?

核心技術優(yōu)勢?

①同軸落射測距：獨特掃描方式攻克光學“遮擋”難題，適用于縱橫溝壑的閥體油路板等復雜結構；?

（以上為新啟航實測樣品數(shù)據(jù)結果）

②高精度大縱深：以±2μm精度實現(xiàn)最大130mm高度/深度掃描成像；?

（以上為新啟航實測樣品數(shù)據(jù)結果）

③多鏡頭大視野：支持組合配置，輕松覆蓋數(shù)十米范圍的檢測需求。

（以上為新啟航實測樣品數(shù)據(jù)結果）

審核編輯 黃宇