在 IGBT 器件的熱管理系統(tǒng)中，芯片表面平整度是影響散熱效率的關(guān)鍵參數(shù)。當 IGBT 芯片表面存在平整度差時，會直接導致芯片與散熱器之間的實際接觸面積減小，進而使接觸熱阻顯著增大，嚴重影響器件的散熱性能與可靠性。這一現(xiàn)象可通過傳熱學理論與表面形貌分析進行系統(tǒng)性闡釋。

從微觀幾何角度看，即便經(jīng)過精密加工的芯片表面，在微米尺度下仍呈現(xiàn)出不規(guī)則的起伏輪廓。當芯片表面平整度差時，其表面形貌的峰谷高度差增大，導致與散熱器接觸時，僅有少數(shù)高點區(qū)域形成有效接觸，而大量低洼區(qū)域形成空氣間隙。根據(jù)分形幾何理論，實際接觸面積通常僅為表觀接觸面積的 0.1%-1%，而平整度差會使這一比例進一步下降。例如，表面粗糙度為 10μm 的芯片與散熱器接觸時，實際接觸面積可能不足表觀面積的 0.05%，這種接觸面積的銳減直接阻礙了熱量的傳導路徑。

接觸熱阻的產(chǎn)生源于固體接觸面的不連續(xù)性。當熱量從芯片傳遞至散熱器時，需經(jīng)過 “芯片 - 空氣間隙 - 散熱器” 的復合傳熱路徑。由于空氣的熱導率（0.026 W/m?K）遠低于金屬材料（銅的熱導率為 401 W/m?K），這些空氣間隙相當于在傳熱路徑中串聯(lián)了高阻值的 “熱電阻”。根據(jù)接觸熱阻的經(jīng)典模型（如 Bowden-Tabor 模型），接觸熱阻 Rc 可表示為：Rc = (1/hcA)，其中 hc 為接觸表面的傳熱系數(shù)，A 為實際接觸面積。當芯片表面平整度差導致 A 減小時，接觸熱阻 Rc 呈非線性增大。實驗數(shù)據(jù)表明，表面粗糙度從 1μm 增加至 10μm 時，接觸熱阻可能增大 5-10 倍。

接觸熱阻的增大直接導致 IGBT 芯片的結(jié)溫升高。在功率器件中，結(jié)溫每升高 20℃，器件的壽命可能縮短 50%。當芯片表面平整度差時，熱量在接觸界面處的堆積會形成局部熱斑，加劇溫度分布的不均勻性。例如，在 100A 工作電流下，接觸熱阻每增加 0.1℃/W，芯片結(jié)溫可能升高 10-15℃，這種溫度上升不僅會降低器件的電性能（如增大導通電阻、降低開關(guān)速度），還會加速封裝材料的老化。

從熱 - 力耦合角度分析，平整度差導致的接觸熱阻不均勻分布會進一步引發(fā)機械應力問題。芯片表面不同區(qū)域的溫度差異會產(chǎn)生熱膨脹梯度，結(jié)合材料熱膨脹系數(shù)的差異（如硅與銅的熱膨脹系數(shù)相差 6 倍以上），這種溫度梯度會在芯片內(nèi)部產(chǎn)生附加的熱應力。當熱應力與接觸壓力產(chǎn)生的機械應力疊加時，可能導致芯片邊緣區(qū)域出現(xiàn)應力集中，加速焊料層的疲勞開裂，形成 “熱阻增大 - 溫度升高 - 應力加劇 - 結(jié)構(gòu)失效” 的惡性循環(huán)。

在高頻開關(guān)工況下，接觸熱阻的影響更為顯著。IGBT 在開關(guān)過程中產(chǎn)生的瞬態(tài)熱量需要通過散熱器快速散發(fā)，而平整度差導致的接觸熱阻增大將削弱瞬態(tài)散熱能力，使芯片結(jié)溫的波動幅度增大。這種溫度波動會導致封裝材料產(chǎn)生周期性熱應力，加速界面失效進程。研究表明，在 10kHz 開關(guān)頻率下，接觸熱阻增大 0.2℃/W 可使芯片結(jié)溫波動幅度增加 25%，顯著縮短器件的疲勞壽命。

激光頻率梳3D光學輪廓測量系統(tǒng)簡介：

20世紀80年代，飛秒鎖模激光器取得重要進展。2000年左右，美國J.Hall教授團隊憑借自參考f-2f技術(shù)，成功實現(xiàn)載波包絡相位穩(wěn)定的鈦寶石鎖模激光器，標志著飛秒光學頻率梳正式誕生。2005年，Theodor.W.H?nsch（德國馬克斯普朗克量子光學研究所）與John.L.Hall（美國國家標準和技術(shù)研究所）因在該領(lǐng)域的卓越貢獻，共同榮獲諾貝爾物理學獎。?

系統(tǒng)基于激光頻率梳原理，采用500kHz高頻激光脈沖飛行測距技術(shù)，打破傳統(tǒng)光學遮擋限制，專為深孔、凹槽等復雜大型結(jié)構(gòu)件測量而生。在1m超長工作距離下，仍能保持微米級精度，革新自動化檢測技術(shù)。?

核心技術(shù)優(yōu)勢?

①同軸落射測距：獨特掃描方式攻克光學“遮擋”難題，適用于縱橫溝壑的閥體油路板等復雜結(jié)構(gòu)；?

（以上為新啟航實測樣品數(shù)據(jù)結(jié)果）

②高精度大縱深：以±2μm精度實現(xiàn)最大130mm高度/深度掃描成像；?

（以上為新啟航實測樣品數(shù)據(jù)結(jié)果）

③多鏡頭大視野：支持組合配置，輕松覆蓋數(shù)十米范圍的檢測需求。

（以上為新啟航實測樣品數(shù)據(jù)結(jié)果）

審核編輯 黃宇