[新启航]IGBT 封装底部与散热器贴合面平整度差可能会导致 IGBT 电场分布不均匀

IGBT 作为电力电子系统的核心器件，其内部电场分布的均匀性直接影响器件的可靠性与工作寿命。IGBT 封装底部与散热器贴合面的平整度是散热系统的关键参数，当该贴合面存在平整度差时，不仅会影响散热效率，还可能通过热 - 电耦合效应改变 IGBT 内部的电场分布，进而引发潜在的失效风险。

贴合面平整度差会在 IGBT 封装底部与散热器之间形成非均匀的空气间隙。由于空气的热导率（0.026 W/m・K）远低于金属材料，这些间隙会显著增加热阻。当 IGBT 工作时，芯片产生的焦耳热通过封装底部传递至散热器的过程中，会因空气间隙的非均匀分布导致热量堆积位置出现差异，进而在 IGBT 内部形成非均匀的温度场。例如，在间隙较大的区域，热量传导受阻，局部温度升高更为明显，而间隙较小区域的散热相对良好，这种温度梯度的存在会直接影响半导体材料的介电特性。

半导体材料的介电常数随温度升高而发生变化，硅材料在高温下介电常数的改变会导致电场分布的重构。当 IGBT 内部存在温度梯度时，高温区域的介电常数下降，使得该区域承受的电场强度相对增加，而低温区域介电常数较高，承受的电场强度相对降低，从而打破原本均匀的电场分布。这种非均匀电场分布会使 IGBT 芯片内部的电场集中于特定区域，如 pn 结边缘或氧化层界面处，增加局部电场强度超过材料击穿阈值的风险。

此外，贴合面平整度差引发的热应力也是导致电场分布不均匀的重要因素。IGBT 封装结构中各材料的热膨胀系数存在差异（如硅芯片与陶瓷基板的热膨胀系数不匹配），当贴合面存在局部凸起或凹陷时，会在封装内部产生非均匀的热应力。这种应力会通过压电极化效应改变半导体材料的电荷分布，进而影响电场分布。例如，热应力作用下，硅晶体的晶格发生畸变，导致载流子迁移率和浓度发生变化，形成附加的空间电荷区，使电场分布呈现区域性的增强或减弱。

在 IGBT 的阻断状态下，电场分布不均匀会直接影响器件的耐压能力。当某区域电场强度超过临界值时，会首先发生雪崩击穿，导致该区域的电场迅速下降，而其他区域的电场则因电流重新分布而进一步升高，形成连锁反应，最终可能引发器件的整体击穿失效。而在导通状态下，电场分布不均匀会加剧电流密度的非均匀性，结合热斑效应进一步恶化电场畸变，形成 “热 - 电 - 应力” 的恶性循环。

激光频率梳3D光学轮廓测量系统简介：

20世纪80年代，飞秒锁模激光器取得重要进展。2000年左右，美国J.Hall教授团队凭借自参考f-2f技术，成功实现载波包络相位稳定的钛宝石锁模激光器，标志着飞秒光学频率梳正式诞生。2005年，Theodor.W.Hänsch（德国马克斯普朗克量子光学研究所）与John.L.Hall（美国国家标准和技术研究所）因在该领域的卓越贡献，共同荣获诺贝尔物理学奖。​

系统基于激光频率梳原理，采用500kHz高频激光脉冲飞行测距技术，打破传统光学遮挡限制，专为深孔、凹槽等复杂大型结构件测量而生。在1m超长工作距离下，仍能保持微米级精度，革新自动化检测技术。​

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（以上为新启航实测样品数据结果）

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