Série de méthodes d'inspection : Tests SAT au microscope à balayage ultrasonique
Substrat céramique DBC (Direct Bond Copper)désigne un substrat métallisé obtenu par frittage direct de cuivre sur des céramiques d'oxyde d'aluminium ou de nitrure d'aluminium à haute température. DBC recouvert de cuivresubstrats céramiquesAppréciés des utilisateurs pour leur excellente stabilité, leur capacité de transport de courant élevée, leur isolation électrique et leur conductivité thermique supérieures, ces composants trouvent de nombreuses applications dans divers domaines tels que l'éclairage intelligent à LED, l'électronique de puissance, et jouent même un rôle important dans les supports de composants électroniques de puissance, notamment dans les modules IGBT automobiles pour véhicules à énergies nouvelles, grâce à leur capacité de transport de courant et leur dissipation thermique élevées.
Dans tous les secteurs industriels, les fabricants doivent impérativement obtenir un taux de brasage élevé entre les couches de céramique et de cuivre et éviter le délaminage ou la formation de bulles lors des utilisations ultérieures. La présence de bulles entre le cuivre et la céramique peut engendrer des problèmes de résistance de la liaison à l'interface, pouvant causer des défaillances thermiques dans les produits finis. Prenons l'exemple des substrats céramiques DBC : le procédé de brasage direct du cuivre DBC utilise un chauffage à haute température pour combiner les couches de céramique et de cuivre.oxyde d'aluminium (Al₂O₃)et des plaques de cuivre (Cu). Malgré l'utilisation d'une technologie de production de masse avancée, de minuscules bulles sont inévitablement présentes à l'interface de collage. La chaleur générée lors de l'utilisation ultérieure peut provoquer l'expansion de ces bulles, entraînant à terme une défaillance du produit. Par conséquent, la détection des défauts dans les substrats céramiques est devenue un aspect de plus en plus important pour les principaux fabricants.
Auparavant, l'industrie s'appuyait souvent sur l'inspection visuelle ou les essais mécaniques. Cependant, l'inspection visuelle manuelle peut présenter certaines imprécisions, l'inspection par vision industrielle (IA) ne permet pas d'identifier les défauts de porosité internes entre les couches, et les essais mécaniques sont destructifs, rendant le substrat céramique inutilisable après test.
La microscopie acoustique à balayage ultrasonore (SAT) combine haute précision et contrôle non destructif, offrant une grande sensibilité aux défauts liés aux interstices tels que les bulles et les vides dans les substrats céramiques. Elle permet d'obtenir une imagerie par balayage ultrasonore de haute précision de l'interface de liaison au sein des substrats céramiques DBC.
L'inspection SAT repose sur les propriétés physiques des ondes ultrasonores, à l'instar des échographies médicales ou des sonars utilisés en sous-marin. Les ondes ultrasonores sont transmises à l'intérieur du substrat céramique à travers un milieu spécifique. Lorsqu'elles rencontrent des défauts tels que des bulles, des fissures ou un délaminage, elles réfléchissent des signaux spécifiques. Après la collecte de ces ondes réfléchies, un traitement d'image informatisé permet de visualiser l'état interne du substrat céramique.
La précision de l'image du scanner ultrasoniqueL'équipement d'inspection par microscope électronique a atteint une précision micrométrique tout en conservant une efficacité de détection élevée. De plus, après la génération des images, des calculs automatiques des zones de défauts et de vides sont effectués.
Des calculs de ratios peuvent être effectués.
Image réelle d'une inspection de substrat céramique DBC par ultrasons (les zones blanches indiquent les vides), permettant une localisation intuitive des zones défectueuses.
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