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为工业“心脏”做微创手术——记深圳技术大学团队攻克IGBT微缺陷检测世界难题

2025-11-04 08:16:12    来源:中国基层网    访问:    

在智能制造的宏大叙事中,质量检测往往是最沉默却最关键的基石。当全球产业界将目光聚焦于如何制造更强大、更高效的IGBT(绝缘栅双极型晶体管)时,一个致命的隐患却隐藏在光鲜的性能参数背后:如何看见那些看不见的缺陷?如今,一支来自深圳技术大学的年轻团队,正用一项名为“多模态融合检测”的创新技术,为这一世界性难题交出了一份令人瞩目的“中国答卷”。

无声的战场:微米级缺陷如何成为万亿产业的“阿喀琉斯之踵”

IGBT,这种掌控电能转换与传输的核心芯片,是新能源汽车、高铁、智能电网和工业变频器的“心脏”。它的可靠性,直接关系到车辆能否安全行驶、电网能否稳定运行。然而,这颗“心脏”的内部结构却异常复杂,如同一个微缩的城市:由芯片、焊接层、衬板、键合线等数十种材料精密连接而成。

“最大的挑战在于,最危险的缺陷往往是‘隐形’的。”团队负责人王同学介绍道,“一个在内部界面处仅有人类头发丝直径百分之一大小的虚焊点,在初期可能完全不影响通电,但在车辆长期的震动、冷热冲击下,这个点会逐渐扩大,最终导致整个模块瞬间烧毁,造成巨大的安全风险。”

传统的工业CT或X射线检测,对于这种不同材料界面处的缺陷成像模糊,难以定性定量;而常规超声波则因信号在多层结构中反复折射衰减,无法精准定位。这片检测的“盲区”,成为了高可靠性制造领域中长期存在的痛点。

创新破局:给工业产品做一次“多模态精细体检”

面对挑战,“全域智检”团队没有遵循单一技术路线,而是开创性地扮演了“技术整合者”的角色。他们提出的“光 - 声 - 视觉”多模态融合方案,巧妙地结合了多种技术的优势,实现了从表层到深层的立体化、可视化检测。

团队成员在进行设备和实验操作

“火眼金睛”看清表面

团队首先利用高分辨率的3D视觉和改进的光度立体算法,对IGBT模块表面进行扫描。这套系统能有效克服金属表面的反光干扰,精准捕捉任何微小的划痕、凹陷或污染,就像为检测配备了“火眼金睛”。

“声学CT”透视内部

对于亚表面和内部缺陷,团队祭出了核心技术——光声融合检测。“当一束特定波长的脉冲激光照射到模块表面时,能量会被吸收并转化为热能,导致材料瞬间热膨胀,从而激发产生超声波。”团队核心技术成员李博士生动地解释,“这个过程类似于敲击西瓜听声辨熟。我们通过高精度传感器‘聆听’这些来自材料内部的声波,再通过复杂的算法重建出内部结构的二维甚至三维图像。”这项技术对界面虚焊、脱层等缺陷极其敏感,解决了传统手段的成像瓶颈。

项目技术开发设备(对外销售品牌LDI.Surveyor)

从实验室到产线:用数据说话,为国产芯片质量保驾护航

任何技术的价值最终都要由市场检验。团队与杭州能创高新技术有限公司等企业展开了深度合作,将实验样机迭代成了可适应工业现场恶劣环境的稳定设备。

在一条繁忙的新能源汽车IGBT产线上,这套系统经历了最严格的考验。结果是令人振奋的:在对数万颗模块的检测中,系统将关键缺陷的漏检率从行业平均的5.5%以上大幅降低至1.4%以内,同时,单次检测时间被压缩到3小时以下,效率提升超过30%。这些实实在在的数据,意味着更低的售后故障风险、更高的品牌声誉和直接的经济效益。

“这套系统不仅帮我们抓住了过去可能流失的缺陷,其产生的海量检测数据还为工艺改进提供了方向。”一位合作企业的质量总监评价道,“它正在从‘质量筛子’向‘工艺医生’的角色演变。”

未来展望:从一个突破到一个生态的构建

成功的喜悦并未让这支年轻的团队止步。他们的眼光已投向更远处。“目前我们专注于IGBT,但这套多模态融合检测的平台型技术,具备极强的扩展性。”团队展望道,“下一步,我们将进军碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等更先进的宽禁带半导体检测领域,并探索在航空航天精密部件、医疗植入物等更高精尖领域的应用。”

“全域智检”团队的故事,是一个典型的从“0到1”的创新故事。它不仅仅是一项技术的突破,更展现了中国年轻一代工程师和科研人员直面产业真问题、用跨学科智慧解决世界级难题的能力与决心。在他们身上,我们看到了中国智能制造从追赶走向引领的未来。

[责任编辑:李莹]
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