IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）是重要的功率半導體器件，廣泛應用于新能源汽車(chē)電驅系統。IGBT 模塊通常由功率芯片、續流二極管、絕緣基板、功率端子及封裝結構等組成，其關(guān)鍵尺寸精度直接關(guān)系到模塊的裝配質(zhì)量、散熱性能與長(cháng)期運行可靠性。

隨著(zhù)新能源汽車(chē)電驅系統向高功率密度、小型化方向發(fā)展，IGBT 模塊的結構設計與制造精度要求不斷提高。如何在避免損傷精密工件的同時(shí)，高效、穩定地完成多種關(guān)鍵尺寸測量，成為生產(chǎn)質(zhì)量管控中的重要挑戰。

IGBT 模塊測量痛點(diǎn)：關(guān)鍵尺寸多，精密檢測要求高

IGBT 模塊包含功率端子、陶瓷基板、封裝結構及 Pin-Fin 針翅等多類(lèi)特征，對尺寸精度、位置精度及檢測效率提出較高要求。直流正負極功率端子的孔徑與位置度、三相交流銅 Tab 端子位置度、模塊外形尺寸與孔中心距，以及 Pin-Fin 針翅陣列位置度，均是關(guān)鍵管控項目。相關(guān)尺寸偏差可能導致端子連接與整機裝配異常、散熱性能下降等，影響模塊的裝配質(zhì)量與運行可靠性。

【功率模塊示意圖】

在實(shí)際檢測中，企業(yè)主要面臨以下挑戰：

· 工件易損，接觸檢測存在風(fēng)險：IGBT 模塊的陶瓷基板較為脆弱，精密引腳也容易受不當接觸影響。采用傳統卡尺、高度規等工具進(jìn)檢測時(shí)，可能造成基板破損、工件劃傷。

· 測量一致性難保障，關(guān)鍵尺寸管控壓力大：IGBT模塊對測量精度和重復性有較高要求。人工測量難以穩定管控微小尺寸偏差，增加批量質(zhì)檢風(fēng)險。

· 測量項目多，難以兼顧效率：面對多種尺寸和密集排列的精密特征，人工逐點(diǎn)測量、記錄耗時(shí)較長(cháng)，難以兼顧量產(chǎn)節拍與多尺寸檢測需求。

· 數據記錄與追溯要求高，質(zhì)量管理面臨挑戰：缺乏標準化測量數據記錄、過(guò)程分析及追溯機制，不利于企業(yè)滿(mǎn)足新能源汽車(chē)供應鏈對質(zhì)量管理和數據追溯的要求。

解決方案：基于天準 VMC 影像測量?jì)x的非接觸檢測

針對 IGBT 模塊的關(guān)鍵尺寸檢測需求，天準科技采用 VMC 柱式影像測量?jì)x，結合光學(xué)成像、程控光源與 Vispec 測量軟件，實(shí)現針翅陣列、端子孔位及相關(guān)輪廓尺寸的影像測量。

1. 選型與配置建議

設備型號：VMC柱式影像儀

鏡頭配置：建議配置自動(dòng)變倍鏡頭，可放大207倍，搭配高分辨率彩色工業(yè) CCD 相機，獲取清晰工件圖像。

光源配置：配置落射光源及白色 LED 6 環(huán) 8 區環(huán)形光源，可根據被測特征調節光照條件；白色 LED 光源可選配程控升降功能，以?xún)?yōu)化成像效果。

2. 核心測量策略

以針翅陣列位置度及相關(guān)輪廓尺寸測量為例，可基于 Vispec 軟件按下述步驟完成測量：

· 工件定位與坐標系建立：通過(guò)樣圖匹配功能識別工件，建立工件坐標系，實(shí)現工件精準定位，為后續測量提供統一基準。

· 特征提取與尺寸測量：軟件自動(dòng)拾取待測幾何元素，并通過(guò)程控調節光源亮度優(yōu)化成像效果。針對不同特征采用相應的測量方式：

   - 針翅陣列位置度：采用橢圓基元擬合針翅輪廓，提取針翅中心位置，計算陣列位置度。

   - 輪廓尺寸：根據被測特征切換相應的成像方式，提取輪廓特征并完成尺寸測量。

· 測量報告輸出：測量完成后實(shí)時(shí)輸出 Excel 數據報表，并支持 Word、PDF 等格式。

方案價(jià)值：兼顧測量精度、檢測效率與質(zhì)量追溯

· 非接觸測量，減少工件損傷風(fēng)險 

通過(guò)光學(xué)成像獲取工件特征，減少測量過(guò)程中對IGBT模塊陶瓷基板、精密引腳等部位的直接接觸，降低工件受損風(fēng)險。

· 微米級精密測量，覆蓋多類(lèi)關(guān)鍵尺寸 

針對引腳間距、端子孔位、塑封輪廓及溢膠尺寸等測量需求，實(shí)現關(guān)鍵幾何特征的精準提取與尺寸評價(jià)。

· 批量自動(dòng)測量，提升檢測效率 

通過(guò)測量程序自動(dòng)提取幾何特征并批量執行測量，減少人工逐點(diǎn)定位、測量與記錄的工作量。

· 測量數據可追溯，支持數字化質(zhì)量管理 

支持自動(dòng)生成測量報告，數據可用于質(zhì)量記錄與分析，并結合相應的軟件功能及系統配置，對接 SPC 制程分析與 MES 數據追溯，助力企業(yè)完善質(zhì)量管控流程，更好地滿(mǎn)足IATF 16949 汽車(chē)行業(yè)質(zhì)量管理體系的相關(guān)要求。 

如需了解更多新能源汽車(chē)行業(yè)高精度測量解決方案，歡迎聯(lián)系天準科技。