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IGBT的样品制备

日期： 2017-12-20

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IGBT 全称绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor），是复合型大功率电力半导体开关，被称为电力电子设备的功率心脏、智能电控的“超级电闸”。

它融合两种器件优势：

1. MOS管（场效应管）：电压驱动、驱动功耗极小、易控制；

2. BJT双极三极管：耐高压、承载大电流、导通损耗低。

三端结构：栅极G（控制端）、集电极C、发射极E。

IGBT结构分层差异极大：硅芯片（硬脆）、Al金属层、SnAg焊料（极软）、AlN/Al₂O₃陶瓷DBC、厚铜覆层、基板，软硬/脆硬交替，制样核心难点：层间浮凸、陶瓷崩边、焊料拖拽、芯片碎裂、抛光发黑。

制备方法：

1、切割：超薄金刚石树脂切割片，软焊层+陶瓷复合结构仅金刚石片可兼顾软硬材料。

2、镶嵌：IGBT芯片、焊锡、DBC陶瓷受热会分层、焊料流动变形，全程只用真空环氧树脂冷镶嵌。

3、磨抛：表面较硬，需选择金刚石磨盘，快速去除陶瓷层，大幅提升效率。

IGBT的制备

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铝合金的样品制备

2017 - 12 - 28

铝合金是以铝为基体、加入一种或几种合金元素（例如：铜、镁、锌、硅等）形成的有色金属材料。它保留了铝的轻质、耐蚀优点，又通过合金化显著提高了强度、硬度、耐热性或加工性能，是目前用量最大的轻质结构材料之一，广泛应用于航空航天、轨道交通、汽车、船舶、建筑、包装和 3C 产品等领域。铝和铝合金的金相挑战因纯度而不同。纯度越高，铝越软，更容易出现机械变形和划痕。在高纯度铝中，研磨可能会导致深度变形，而研磨和抛光磨料 (如碳化硅和金刚石颗粒) 可能会被压入表面。因此我们建议先进行机械研磨，然后进行金刚石抛光，而对于很多纯铝和锻造合金试样，还建议进行电解抛光。此外，铝合金会随成分的不同含有不同的金属间化合物颗粒，制备时应在保留颗粒的同时尽力减小浮凸。人工合成无绒毛抛光布配合二氧化硅抛光液用于最后的抛光，产生的浮凸会比短绒或者中长绒毛的抛光布浅的多。

钛合金的样品制备

2017 - 12 - 28

钛合金指的是多种用钛与其他金属制成的合金金属。钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高。在航空航天、船舶、化工等都有应用。按照组织分类：α钛合金(TA)，α+β钛合金(TC)，β钛合金(TB) α钛合金(TA)：组织稳定，韧性和稳定性好；主要用于化工和加工工业。α+β钛合金(TC)：较好的综合力学性能，强度可热处理强化，是工业上应用最多的一类钛合金；如TC4、TC11都是发动机前轴颈、盘件、叶片和前机匣等关键结构件；β钛合金(TB)：具有良好的变形加工性能，并具有强度和断裂韧度之间的良好组合，以及较高的应力腐蚀抗力；具有优异的抗疲劳性能，主要应用于飞机起落架以及医学领域。钛及钛合金的金相样品制备比钢更困难，其研磨和抛光效率非常低。过度剧烈的切割和研磨过程都会在α相中产生形变孪晶。钛及钛合金高/低倍组织检验方法：GB/T5168-2020 一般三步抛光法，可以简单高效的完成样品制备。

镍基高温合金的样品制备

2017 - 12 - 28

镍基高温合金是以镍（质量占比≥50%）为基体，添加铬、钴、钨、钼、铝、钛、铌等合金元素的超合金，可在650℃1000℃ 高温环境下长期保持高强度、抗蠕变、抗氧化、耐燃气腐蚀，综合性能远超铁基、钴基高温合金，被誉为航空发动机“心脏材料”。镍基体为稳定面心立方晶体，室温至高温无相变，组织稳定性极强，不易产生高温脆化、有害析出相。航空发动机涡轮叶片、导向叶片、燃烧室、涡轮盘、压气机盘；火箭发动机推力室、高温管路应用非常广泛。样品制备注意点：切割：选用使用适合高温合金的切割片，低速+充足冷却液，控制温升，避免试样表层相变；镶嵌：推荐适用高硬保边型的热镶嵌树脂；研磨：研磨盘配合9微米金刚石悬浮液磨平；抛光：胶体二氧化硅抛光液，消除划痕、解决高温合金抛光发黑问题

IGBT的样品制备

2017 - 12 - 20

IGBT 全称绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor），是复合型大功率电力半导体开关，被称为电力电子设备的功率心脏、智能电控的“超级电闸”。它融合两种器件优势：1. MOS管（场效应管）：电压驱动、驱动功耗极小、易控制；2. BJT双极三极管：耐高压、承载大电流、导通损耗低。三端结构：栅极G（控制端）、集电极C、发射极E。IGBT结构分层差异极大：硅芯片（硬脆）、Al金属层、SnAg焊料（极软）、AlN/Al₂O₃陶瓷DBC、厚铜覆层、基板，软硬/脆硬交替，制样核心难点：层间浮凸、陶瓷崩边、焊料拖拽、芯片碎裂、抛光发黑。制备方法：1、切割：超薄金刚石树脂切割片，软焊层+陶瓷复合结构仅金刚石片可兼顾软硬材料。2、镶嵌：IGBT芯片、焊锡、DBC陶瓷受热会分层、焊料流动变形，全程只用真空环氧树脂冷镶嵌。3、磨抛：表面较硬，需选择金刚石磨盘，快速去...