用于借助于红外辐射检测样品中的裂纹的设备和方法技术

一种用于检测一个或多个样品(1)中的裂纹的设备(10；20；30；40)包括：被配置成能够加热或冷却所述样品(1)的区段的温度源(11；21；31；41)、定位在所述样品(1)的一侧或两侧附近并被配置成能够接收所述样品(1)的红外图像数据的一个或多个红外摄像机(12；22；32；42)、被配置成能够由所述红外图像数据生成二维图像(13.1；23.1)以检测裂纹的数据采集和处理单元(13；23)、以及被配置成能够将所述样品(1)传送经过所述温度源(11；21；31；41)和所述一个或多个红外摄像机(12；22；32；42)的输送单元(14；24)。24)。24)。

【技术实现步骤摘要】
用于借助于红外辐射检测样品中的裂纹的设备和方法


[0001]本公开涉及一种用于检测一个或多个样品中的裂纹的设备和方法。

技术介绍

[0002]陶瓷衬底在半导体工业中发挥重要作用，因为它们保证了半导体器件、特别是半导体功率器件的电介质绝缘。陶瓷衬底中的任何缺陷都是电介质击穿的潜在风险，这意味着避免和/或检测缺陷是至关重要的。
[0003]扫描声学显微镜(SAM)是一种使用聚集声音来研究、测量或成像对象的技术。它常用于失效分析和无损评估。然而，该解决方案的一个主要缺点是样品必须与耦合介质(通常是水)接触，这可能是污染、金属氧化或测量过程期间可能出现的任何其它损害的潜在来源。
[0004]另一种检测方法涉及烧结之后的高电压测试以筛选未加工的陶瓷。在两个电极之间施加高电压，由操作者在样品之上施加该高电压。一旦经过缺陷，就会引发突破，从而使陶瓷无法使用。该测试的灵敏度不是很高，它会破坏陶瓷，使得产量损失。
[0005]由于这些和其它原因，需要本公开。

技术实现思路

[0006]本公开的第一方面涉及一种用于检测一个或多个样品中的裂纹的设备，所述设备包括：被配置成能够加热或冷却所述样品的区段的温度源、定位在所述样品的一侧或两侧附近并被配置成能够接收所述样品的红外图像数据的一个或多个红外摄像机、被配置成能够由所述红外图像数据生成二维图像以检测裂纹的数据采集和处理单元、以及被配置成能够将所述样品传送经过所述温度源和所述一个或多个红外摄像机的输送单元。
[0007]本公开的第二方面涉及加热或冷却样品、从所述样品收集红外图像数据、以及在加热或冷却之前和在收集红外图像数据之后传送所述样品。
[0008]本公开的第三方面涉及一种检测一个或多个样品中的裂纹的方法，所述方法包括：通过将样品放置在炉或冷却器中来加热或冷却所述样品、从所述炉或冷却器取出所述样品、从所述样品收集红外图像数据、以及由所述红外图像数据生成二维图像以检测裂纹。
[0009]所述一个或多个红外摄像机测量由样品发射的黑体辐射，这取决于样品的温度。测量原理是基于通常充满空气的裂纹具有相对较高的热阻。相应地，跨越裂纹平面的热传递降低，因此在裂纹背后将形成一个低温区域，并由IR成像设备检测到。另一方面，如果陶瓷的背面保持在固定温度，热流减少(由于传导率差异)将使得裂纹切割平面的温度升高。如果样品从炉中取出，裂纹的表面积越大，意味着向环境的耗散越高，裂纹切割平面上的温度越低。所述技术可以用于各种配置和由各种材料制成的样品。在本公开中，主要用于待用于半导体器件的陶瓷衬底。
附图说明
[0010]所包括的附图用以提供对实施例的进一步理解且被并入并构成本说明书的一部分。附图示出了实施例并且与描述一起用于解释实施例的原理。由于参考以下详细描述变得更好理解，将容易理解其它实施例和实施例的许多预期优点。
[0011]附图的要素不必相对于彼此按比例。相同或相似的附图标记表示相应的相似部分。
[0012]图1示出了传导模式下的IR测量的示意性配置，在所述配置中，热源与样品的一个表面连接，并且通过样品将热量传导到相反的表面，然后样品被传送经过红外摄像机以从样品获取IR图像数据。
[0013]图2示出了对流模式下的IR测量的示意性配置，在所述配置中，样品在炉或冷却器中被加热或冷却，然后样品被传送经过红外摄像机以从样品获取IR图像数据。
[0014]图3示出了集成在包含用于制造陶瓷样品的烧结炉的生产线中的IR测量配置的示意性表示。
[0015]图4示出了集成在包含用于制造DCB预制品的DCB炉的生产线中的IR测量配置的示意性表示。
[0016]图5示出了陶瓷衬底的俯视图，用于说明用于预选无缺陷陶瓷衬底的方法的一个示例。
[0017]图6示出了陶瓷衬底的俯视图，用于说明用于根据陶瓷衬底的缺陷密度程度对陶瓷衬底进行分类的方法。
[0018]图7示出了用于说明通过将一个或多个样品传送经过温度源和一个或多个红外摄像机来检测一个或多个样品中的裂纹的示例性方法的流程图。
[0019]图8示出了用于说明通过在炉或冷却器中以对流模式加热或冷却样品然后用一个或多个红外摄像机检查一个或多个样品来检测一个或多个样品中的裂纹的示例性方法的流程图。
[0020]图9示出了对流模式下的IR测量的示意性配置，在所述配置中，将样品放置在炉或冷却器中，然后通过红外摄像机检查样品以检测裂纹。
具体实施方式
[0021]在下面的详细描述中，参考了构成说明书的一部分的附图，并且在附图中通过图示示出了可以实践本公开的具体实施例。在这点上，参考所描述的图的取向使用了诸如“顶”、“底”、“前”、“后”、“前向”、“尾后”等等的方向性术语。因为实施例的构件可以以多个不同的取向定位，所以方向性术语用于说明的目的，而不是限制性的。应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以利用其它实施例并且可以进行结构或逻辑上的改变。因此，下面的详细描述不应被理解为限制意义，并且本公开的范围由所附权利要求限定。
[0022]应当理解，本文中描述的各种示例性实施例的特征可以彼此组合，除非另有特别说明。
[0023]如在本说明书中使用的，术语“结合”、“附接”、“连接”、“耦合”和/或“电连接/电耦合”并不意味着元件或层必须直接接触一起；中间元件或层可以分别设置在“结合”、“附接”、“连接”、“耦合”和/或“电连接/电耦合”的元件之间。然而，根据本公开，上述术语还可
以可选地具有将元件或层直接接触在一起的特定含义，即在“结合”、“附接”、“连接”、“耦合”和/或“电连接/电耦合”的元件之间没有提供中间元件或层。
[0024]此外，关于形成或位于表面“之上”的部件、元件或材料层使用的词语“之上”在本文中可以用于表示该部件、元件或材料层被“间接地”定位(例如，放置、形成、沉积等等)在所述表面上，其中一个或多个附加部件、元件或层布置在所述表面与所述部件、元件或材料层之间。然而，关于形成或定位在表面“之上”的部件、元件或材料层使用的词语“之上”也可以具有这样的特定含义，即部件、元件或材料层被“直接”定位(例如放置、形成、沉积等等)在所述表面上，例如与所述表面直接接触。
[0025]详细描述
[0026]图1示出了在传导模式下的IR测量的示意性配置。
[0027]特别地，图1示出了用于检测一个或多个样品1中的裂纹的设备10，该设备10包括被配置成能够加热样品1的区段的热源11、定位在样品1的两侧附近并被配置成能够接收样品1的红外图像数据的两个红外摄像机12、被配置成能够由红外图像数据生成二维图像13.1以检测裂纹的数据采集和处理单元13、以及被配置成能够将样品1传送经过热源11和红外摄像机12的输送单元14。
[0028]输送单元14仅由指向右侧的箭头象征性地表示。例如，输送单元14的一个实际实施例可以包括任何种类的输送带。
[0029]也可以使用冷却源来代替热源11。仅重要的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于检测一个或多个样品(1)中的裂纹的设备(10；20；30；40)，包括：被配置成能够加热或冷却所述样品(1)的区段的温度源(11；21；31；41)；定位在所述样品(1)的一侧或两侧附近并被配置成能够接收所述样品(1)的红外图像数据的一个或多个红外摄像机(12；22；32；42)；被配置成能够由所述红外图像数据生成二维图像(13.1；23.1)以检测裂纹的数据采集和处理单元(13；23)；以及被配置成能够将所述样品(1)传送经过所述温度源(11；21；31；41)和所述一个或多个红外摄像机(12；22；32；42)的输送单元(14；24)。2.根据权利要求1所述的设备(10)，其中所述温度源(11)包括被配置成能够与所述样品(1)直接接触的热板(11)或冷板(11)。3.根据权利要求1所述的设备(20)，其中所述温度源(21)包括被配置成能够接收所述样品(1)的炉(21)或冷却器(21)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备(10；20；30；40)，其中所述样品(1)是陶瓷衬底、Al2O3衬底、AlN衬底和BeO衬底中的一种或多种。5.根据权利要求3和4所述的设备(30)，其中所述温度源(31)是被配置成能够制造陶瓷衬底(1)的烧结炉(31)。6.根据权利要求3和4所述的设备(40)，其中所述温度源(41)是被配置成能够从所供应的陶瓷衬底制造直接铜结合衬底或用于直接铜结合衬底的预制品(1A)的炉(41)。7.根据权利要求6所述的设备(40)，其中所述红外摄像机(42)设置在所述炉(41)内。8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述设备进一步包括：被配置成能够将测试后的样品分配给具有不同程度缺陷的多个类别的分类单元。9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述设备进一步包括：被配置成能够选择出缺陷程度过高的测试后的样品的选择单元。10.一种检测一个或多个样品中的裂纹的方法(100)，包括：
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加热或冷却样品的区段(110)；
‑
从所述样品收集红外图像数据(120)；以...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：