检测IGBT模块液冷散热器内部质量

IGBT（绝缘栅双极晶体管）是一种复合型开关器件，由 MOSFET（金属—氧化物半导体场效应晶体管）和 GTR（电力双极性晶体管）技术结合而成，具有易于驱动、驱动功率低、开关速度快、大容量、低压降等特点。被广泛应用于电力电子器件及相关设备中。目前已在工业、通讯、计算机、智能电子、汽车电子、航空航天、国防军工、轨道交通、新能源、智能电网、新能源汽车等领域的中高功率电力电子装置中获得广泛的应用。

电子封装正朝集成化、微型化的方向迈进，IGBT作为变频器重要的功率模块，它的工作电压可以达到几千伏，电流可高达几千安培，如此高的电压电流，会对电子芯片封装内部环境和外壳的温度造成异常升高，严重时会影响设备工作时的效率和稳定性。

IGBT模块散热结构示意图

目前，最好的办法是将液冷散热器（冷却板）与导热界面材料接触，使电子元器件产生的热量从模块中转移到冷却剂上，达到温度平衡。为了实现更好地散热效果，研究人员对散热器的形状开始进行分析，发现了翅片结构液冷板散热效果最理想，其内部流道设计密集翅片间距通常仅 1-3mm，单位体积散热面积可达 100-500㎡/m³扩大了散热面积。

翅片散热器内部散热示意图

虽然翅片结构的液冷板散热效果好，但是也存在着一些问题。情况一再生产时内部流道过窄，焊接过程中可能会造成虚焊或加工过深，翅片穿透基板导致内部存在微小孔洞，如果没有及时发现，后续应用容易造成冷却液泄漏，严重时出现电子短路；情况二长时间冷却液杂质沉淀或金属碎屑的堆积，容易造成内部流道堵塞，导致散热不均匀。

IGBT模块散热冷板超声C扫描图

采声科技TCS-33HD系列水浸超声扫描成像系统是一款基于超声波在材料中反射、折射、透射等物理特性，搭配高精度机械运控系统，通过高精度数字化超声信号处理软件。反映出工件内部超声影像的无损检测系统。可实现对各种材料内部分层、焊接不良、夹杂、裂纹、气孔等缺陷高精度扫查。如航空复合材料、蜂窝板、水冷板等缺陷检测。

从以上采声检测的超声C扫描图像中，可以清楚的看到液冷板内部流道分布、以及是否存在焊接不良和堵塞。无损检测的优势可以不用切割样品直接检测也看到内部缺陷，很大程度减少材料损伤和浪费，不影响二次使用。

超声扫描显微镜（Scanning Acoustic Microscope）