A dőlt szögből történő CT vizsgálat a legjobb átvilágítási megoldás az IGBT típusú PSD elektronikai alkatrészek vizsgálatához.
A dőlt szögből történő CT vizsgálat a legjobb átvilágítási megoldás az IGBT típusú PSD elektronikai alkatrészek vizsgálatához.
Az IGBT (szigetelt vezérlőelektródás bipoláris tranzisztor) olyan háromlábú PSD (teljesítmény félvezető eszköz), amely a nagy hatékonyság és gyors kapcsolás előnyeinek ötvözésére lett kifejlesztve, és leginkább elektronikus kapcsolóként használják.
IGBT (insulated-gate bipolar transistor)
Számos modern készülékben kapcsol elektromos áramot, ilyen készülékek lehetnek pl: változó frekvenciájú eszközök (VFD), elektromos autók, vonatok, változó sebességű hűtőrendszerek, szélturbinák, baréterek, légkondicionálók, rizsfőző edények vagy akár sztereo erősítős hangfalaknál is.
VFD (variable-frequency drive) kívülről és belülről
Ezek a készülékek nagyon bonyolultak, drágák és hatalmas igényeket támasztanak a részegységek felé. A terepen használt IGBT egységekben előforduló meghibásodási mechanizmusok többsége a megemelkedett belső hőmérsékletre és/vagy a hőfeszültségre vezethető vissza. A hibák többsége terepen jelentkezik. Bebizonyosodott és elfogadott tény, hogy a kritikus interfészek porozitása a legfőbb okozói ezeknek.
BGA (ball grid array) porozitás
A probléma megoldását kutatva felfedeztük, hogy a röntgentechnológia olyan roncsolásmentes anyagvizsgálati módszer, amellyel a gyártás alatt és közvetlenül utána is vizsgálható az alkatrész, annak bármiféle károsodása nélkül. A cél a gyártási folyamat fejlesztése a porozitás okozta selejt csökkentésével, így növelve azon alkatrészek hosszú távú megbízhatóságát, melyek cseréje meglehetősen költséges. Hiszen nemcsak a cserélendő egység drága, hanem a csere is magas ráfordítással jár az egység elhelyezkedése és az egyéb felmerülő költségek miatt is. Ezek az egységek gyakran távoli vagy kritikus elhelyezkedésűek, így a meghibásodások magas kiadásokat és garanciális problémákat okoznak.
A fenti képen jellegzetes porozitás látható, míg a lenti egy olyan forrasztópaszta használatával készült, amelyet úgy terveztek, hogy minimálisra csökkentse a porozitást, a BTC porozitás megszüntetése érdekében.
A háztartási eszközök esetében egyre inkább megkövetelik az inverter alapú motoros hajtásokat, melyek jobb teljesítményt, nagyobb kényelmet és hatékonyságot nyújtanak: mindenki csúcskategóriás termékeket akar. A fogyasztók egyre fejlettebb háztartási megoldásokat használnak, mint pl. indukciós lemezek rizsfőző készülékekhez. Ezek az új alkalmazások hozzájárulnak a fogyasztói alkalmazásokban az IGBT iránti igény növekedéséhez, és az árak növekedésére is nyomást gyakorolnak a gyártási ciklus során. A selejt csökkentése ezért kulcsfontosságú a technológia folyamatos sikeréhez.
Az IGBT modul réteges kialakításának célja egy hatékony, alacsony hőellenállású útvonal létrehozása az áramkör tetejétől egy szerszámon át a hűtőborda aljáig, ahol a hő végül elvezetésre kerül. Ebben a jellegzetes kialakításban a hő a szerszámmal együtt öt réteg anyagon halad keresztül. A kerámia alapanyagot és a hűtőbordát részben azért választják, mert alacsony a hőenergia terjedésével szembeni ellenállásuk, ahogyan a hővezető anyagoknak (TIM) is.
IGBT modul réteges felépítése
Amint az a fenti ábrán is látható, különböző anyagok és feszültséggel teli csomópontok vannak ezeken a szerelvényeken, ehhez adódik még a porozitás problémája, így kész csoda, ha nem jelentkezik hiba.
A kis hőenergia általában áthalad a réseken (porozitáson), azonban visszafordulhat a szerszám felé is. A résmentes területeken, a hővezetés és a hősugárzás továbbhalad az anyagfelületeken a hűtőborda aljáig, ahol a hő kivezetődik a modulból. Ráadásul minél nagyobb az anyaghiány teljes x-y irányú felülete, annál nagyobb hőenergiát irányít vissza a szerszámba, és annál nagyobb az IGBT meghibásodásának veszélye is. Az alábbi kép egyértelműen demonstrálja ezt a folyamatot:
Hővezetési folyamat sematikus ábrája az IGBT modulban
Egyes előrelátó vállalatok a végeselemes modellezéshez folyamodtak a hibák megelőzése érdekében, de a porozitást nem olyan egyszerű tényezőként beilleszteni egy egyenletbe, mivel ez nem egy állandó, így ez a módszer sajnos nem szolgál kielégítő megoldásként a problémára. A hagyományos röntgentechnológia számára még megoldandó feladat a porozitás megfelelő kimutathatósága. Egyelőre a röntgenfelvételeken megjelenő hőfelületek számából és az IGBT szerelvényeken látható megvastagodott réz hűtőbordákból lehet következtetéseket levonni, mely az alábbi képen látható.
A dőlt szögből történő CT vizsgálat kínálja a legjobb megoldást ebben a feladatban, hiszen lehetővé teszi a termikus és mechanikai felületeken lévő hibák vizsgálatát egyaránt, akár automatikusan is, és az előre beállított határértékekhez képest mért áthaladásból következtethető a porozitás, így előre megjósolható a meghibásodás lehetősége.
Termikus és mechanikai felületek vizsgálata három-dimenziós CT felvételen
Ezenkívül a készülék vagy alkatrész 3D modellje könnyedén és gyorsan felépíthető és szeletelhető a kulcsfontosságú területek vizsgálatának érdekében.
Összeállított modul CT felvétele
Kapcsolódó termékpalettánk, elektronikai célra ajánlott CT berendezéseink műszaki leírásáért kattintson!
Kelenföldi Brigitta
szakterületi üzletkötő - radiográfia
Tel.: 06 1 420 5883, E-mail: info@grimas.hu
Irodai cím:
1214 Budapest, Puli sétány 2-4.
Telefonszám:
+36 1 420-5883
Email:
info@grimas.hu
Nyitvatartás:
Hétköznap: 7:30 - 16:00
Copyright 2023 | GRIMAS Ipari Kereskedelmi Kft. © Minden jog fenntartva.