CN111122654B - 一种晶体表面缺陷的双面红外热像检测系统 - Google Patents

Abstract

一种晶体表面缺陷的双面红外热像检测系统，其特征在于：包括左固定座(1)、右固定座(2)、SiC单晶片(3)、PC(41)、电源(42)、第一信号发生器(51)、第一感应加热器(61)、第一感应加热线圈(71)、第一热像仪(81)、第二信号发生器(52)、第二感应加热器(62)、第二感应加热线圈(72)、第二热像仪(82)；还具有一种利用该晶体表面缺陷的双面红外热像检测系统对SiC单晶片在短时间内完成双面检测的计算方法，包括以下步骤：缺陷图库建立步骤、开机检测步骤、选择卡部与放置晶片的步骤、检测步骤、形成报告步骤、批量测试步骤。

Description

一种晶体表面缺陷的双面红外热像检测系统

技术领域

本发明涉及晶体表面及内部缺陷检测的技术领域，尤其涉及一种晶体表面缺陷的双面红外热像检测系统。

背景技术

对于碳化硅晶体来讲，是一种非常难熔的非金属化合物，SiC单晶具有半导体性能，可以制造二极管和其他半导体元件，质量好的SiC晶片是电子工业的重要原料，而且其耐磨、耐高温，机械性能也非常好，适于在严酷环境下坚持工作。

碳化硅的理论化学组成例如是，Si70.04左右，C29.96左右，2600℃下均化学稳定，常温下比热容约为0.228卡/克*度，随着温度升高，比热容有所增加，目前用于半导体的SiC单晶大块，一般为黄色透明或者无色透明状，具有非线性伏安特性以及较强的化学稳定性。

目前SiC多切成晶片应用，但是由于切割过程的应力或者原生制备过程的原因，SiC晶片往往有着这样那样的暗病，虽然其是透明的，但是往往存在暗纹、热斑、掺杂缺陷等肉眼不易检查的缺陷存在，而这些缺陷通过肉眼或者可见光的光学方法是难以发现和甄别的。

现有技术中，激光与红外杂志的《C/SiC复合材料的红外热像无损检测研究》，2018年第6期，其中记载了，采用红外脉冲热像检测方法对C/SiC复合材料试样中不同尺寸和深度的平底孔模拟缺陷进行无损检测，分析了红外脉冲热像检测方法的检测原理、红外脉冲热像检测结果和微分处理后的检测结果。能发现最小直径为Φ2mm的缺陷，无法发现深度大于4mm(直径不大于Φ15mm)的缺陷。我们将红外热像检测应用于SiC单晶片，发现情况是类似的，大约可以发现0-6mm深的缺陷，但是4-10mm处的缺陷辨识度相对已经较低，10mm以上深度的缺陷基本难以辨识，给实际应用带来很大困难，尤其是实践中一般应用的SiC晶片都在5-20mm之间的范畴内，这意味着无论从那一面去检测，对于较厚的晶片，靠近另一面的缺陷都难以确认。

遍观现有技术，应用红外热像检测晶片普遍都只是简单地将晶片放于载物台上，从上面进行检测，这样永远有这样的问题，就是很多晶体的深处缺陷检测不到，毕竟相对于硅晶片的强导电性，其他一般晶体的导电性都补入，对感应线圈的响应程度不够，就如本申请针对的SiC单晶片。

发明内容

本发明的第一目的是解决现有技术中所存在的简单放置，从单面去对SiC进行热像检测，无法测出深度处的缺陷，如果进行人工翻面操作，其人为地增加了晶片污损和损坏的风险，这种两面一次性检测，无需翻面，而且一次性得到了正反面的信息，对于20mm厚度或以下的晶片一次即可全覆盖检测。

本发明还实现了第二目的，即解决了感应线圈的放置和摄像之间的矛盾，这是通过将感应线圈设置为中空，且通过调整使得热像仪的镜头通过感应线圈的中空部可以基本采集得到晶片的热像。之前现有技术一般线圈和摄像机只有一个可以正对晶片，由于遮挡的问题，另一个必然是倾斜对着晶片的，导致不是激励效果不好，就是图像采集效果不好。

本发明还实现了第三目的，就是其实现有技术一般都是只测一面，深度探测效果不好的问题可能就被忽略了，例如是12mm深度的缺陷，现有技术只从一面去探测，大多数情况是辨识不出来的，而本申请方法下，假设该晶片厚度16mm，这时从反面再测一次，其深度实际上变成了4mm，可以轻易发现该缺陷。上述目的都是现有技术没有指出，也没有给出针对性解决方案的。

本发明要求保护：一种晶体表面缺陷的双面红外热像检测系统，其特征在于：包括左固定座、右固定座、SiC单晶片、PC、电源、第一信号发生器、第一感应加热器、第一感应加热线圈、第一热像仪、第二信号发生器、第二感应加热器、第二感应加热线圈、第二热像仪。

SiC单晶片是厚度在5-20mm之间的长方体薄片，所述SiC单晶片的左侧放置在左固定座上的左凹槽内，SiC单晶片的右侧放置在右固定座上的右凹槽内。

所述第一热像仪、第一感应加热线圈、SiC单晶片、第二感应加热器、第二热像仪从前到后依次放置，且第一感应加热线圈、SiC单晶片、第二感应加热器三者所处的平面相互平行，第一热像仪和第二热像仪均垂直于前述三者所处的平面设置，且第一热像仪和第二热像仪的镜头均大约对准SiC单晶片的中心点处。

所述左固定座由左底座、左凹部和左卡部组成，左底座为长方体状，且其上表面有一个前后开设的用于左凹部下端塞入固定的左底座槽，左凹部整体是长方体，右上端设有一向左凹入的左凹槽以使得左凹部俯视呈凹口向右的“凹”字形，左卡部从前面或后面看去呈倒“U”形，且其右侧中间的位置有一个左缺失部，左凹部的左侧到左凹槽的左侧的距离，恰与左卡部的内侧宽度相同，左卡部从上方扣在左凹部的上方使得左固定座右侧形成左凹槽。

所述右固定座由右底座、右凹部和右卡部组成，右底座为长方体状，且其上表面有一个前后开设的用于右凹部下端塞入固定的右底座槽，右凹部整体是长方体，左上端设有一向右凹入的右凹槽以使得右凹部俯视呈凹口向左的“凹”字形，右卡部从前面或后面看去呈倒“U”形，且其左侧中间的位置有一个右缺失部，右凹部的右侧到右凹槽的左侧的距离，恰与右卡部的内侧宽度相同，右卡部从上方扣在右凹部的上方使得右固定座左侧形成右凹槽。

所述PC上具备热像检测软件，电源给PC、第一信号发生器、第一感应加热器、第一热像仪、第二信号发生器、第二感应加热器、第二热像仪均单独供电；所述第一信号发生器和第二信号发生器的控制输入端口均连接至PC并从热像检测软件处接收控制信号，第一信号发生器的输出端接入第一感应加热器的输入端，第二信号发生器的输出端接入第二感应加热器的输入端；第一感应加热线圈的两端接入第一感应加热器的两个输出端，第二感应加热线圈的两端接入第二感应加热器的两个输出端。

所述第一感应加热线圈和第二感应加热线圈均为2-4匝绕线的电磁激励线圈，且圈部大体呈正方形且四角处呈圆角状，第一热像仪的镜头从第一感应加热线圈的圈内可获得SiC单晶片前面表面至少90-95％的面积的视野，第二热像仪的镜头从第二感应加热线圈的圈内可获得SiC单晶片后面表面至少90-95％的面积的视野。

进一步地，SiC单晶片的厚度为5-20mm之间的整数；所述左卡部具有左缺失部前后宽度不同的一系列15个，该一系列15个的左缺失部前后宽度为从1mm到15mm；所述右卡部具有右缺失部前后宽度不同的一系列15个，该一系列15个的右缺失部前后宽度为从1mm到15mm。

第一热像仪和第二热像仪是FlukeTi型热像仪，所述左底座和右底座是工程塑料材质，所述左凹部、左卡部、右凹部和右卡部均为金属陶瓷或非金属陶瓷材质。

所述第一感应加热线圈和第二感应加热线圈均为铜或含铜合金材质且中空通有冷却用的流动冷却水，电磁激励的输出频率为100kHz，第一感应加热器和第二感应加热器是GGC系列大功率高频感应加热器，所述热像检测软件是内嵌Fluke smartview软件的集成系统，该热像检测软件将从所述第一热像仪和第二热像仪一并输出和显示。

所述电源为交流和直流均具备的电源组，供PC第一信号发生器、第一感应加热器、第一热像仪、第二信号发生器、第二感应加热器、第二热像仪具体选用。

一种晶体表面缺陷的双面红外热像检测方法，其利用如前所述的一种晶体表面缺陷的双面红外热像检测系统以进行，其特征在于，包括以下步骤。

1)缺陷图库建立步骤：选择若干带有各种暗病的5mm厚度的测试SiC单晶片，选取左缺失部15mm的左卡部和右缺失部15mm的右卡部，放置第一感应加热线圈、第一热像仪，用5kJ的激励脉冲能量，3ms的加热时间激励线圈，用80-100kHz的频率采集图像，反复替换晶片并采集，用第一热像仪在t＝0.1-1.5s的随机时间获取若干图样，反复采集直至断栅、热斑、缺角、裂纹、星形、划痕每种缺陷至少10张清晰图样，保存于热像检测软件中形成参考图库。

2)开机检测步骤：移除测试SiC单晶片和左右卡部，放置第二感应加热器和第二感应加热线圈，通电并确认PC、电源、第一信号发生器、第一感应加热器、第一感应加热线圈、第一热像仪、第二信号发生器、第二感应加热器、第二感应加热线圈、第二热像仪都正常工作。

3)选择卡部与放置晶片的步骤：选择一个要测试的晶片P，在其厚度为Amm时，选择左缺失部前后宽度为Bmm的左卡部以及右缺失部前后宽度为Bmm的右卡部，使得A+B＝20；将左卡部和右卡部分别卡入左凹部和右凹部，调整左固定座和右固定座之间的距离使得晶片P左右两端各自放入左凹槽和右凹槽。

4)检测步骤：用5kJ的激励脉冲能量，3ms的加热时间激励第一感应加热线圈，用80-100kHz的频率使用第一热像仪采集图像，分别在t＝0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2时采集六张红外热像原始图；采集完毕后，用5kJ的激励脉冲能量，3ms的加热时间激励第二感应加热线圈，用80-100kHz的频率使用第二热像仪采集图像，分别在t＝0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2时采集六张红外热像原始图。

5)形成报告步骤：根据参考图库的内容，基于二值化后的OTSU算法对步骤4中得到的所有原始图给出缺陷认定的建议信息，该建议信息是标注于所列出的原始图上的带框标注，至少包括该缺陷的大致尺寸和建议类型信息；通过PC操作该热像检测软件，对前述建议信息进行取舍，生成该晶片P的检测报告并打印。

6)批量测试步骤：对需要检测的晶片按前述步骤3-5反复操作检测，得到所有晶片的检测报告，计算整批晶片的良品率。

进一步地，步骤5中基于二值化后的OTSU算法进行比对时，相似度高于80％认为是建议缺陷；步骤4中简化为仅采集t＝0.2、0.6、1.2时采集三张红外热像原始图；所述晶片P及步骤6中所有需要检测晶片均进行编号，并在生成检测报告时标注编号。

本发明的优点是，主要可以分为以下几点，一是取材成本低，独辟蹊径，举例来讲，现有技术一般思路对于探测深度不够，都是认为加强感应电流强度和器材分辨率，但是我们经过实验，发现效果并不好，成本提高太多不说，检测效果提高的却杯水车薪，本申请以很简单的方式解决了较厚晶片的检测问题；二是相对于翻面再测试，也有明显的进步，相对于翻面再测试的方法，本申请不用换面，一次测完，而且自己用定制的系统从原配的软件中采集数据，一次给出了双面的缺陷建议，结果清晰明了，现实中如果简单地翻面测试再记录很容易造成测试中的思路混乱和数据记录错误，本申请则没有这种问题。三是，通过两面同时施加感应电流发现无法取得有意义的测试结果，此路不通，则选择了两面有先右后的测试方法，取得了有意义的测试结果。四是，通过，现有技术很多文献都没有提到的是，线圈和热像仪取像往往起冲突的事实基本上都存在的，现实中除了将两者中的一个倾斜设置，没有特别好的办法，本申请独创性地提出了将线圈做成空心状且足够大，使得热像仪的取像基本没有阻碍。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的固定座、晶片、线圈和热像仪的俯视图。

图2是本发明的左右固定座和晶片的部件结构图示。

图3是本发明的主要电气/数据连接示意图。

图4是本发明的左右固定座、晶片、第一感应加热线圈和第一热像仪的俯视图。

图5是一个预制了平底孔的测试晶片的缺陷图样。

附图标记：1、左固定座，11、左底座，111、左底座槽，12、左凹部，121、左凹槽，13、左卡部，131、左缺失部，15、左凹槽，2、右固定座，21、右底座，211、右底座槽，22、右凹部，221、右凹槽，23、右卡部，231、右缺失部，25、右凹槽，3、SiC单晶片，41、PC，42、电源，51、第一信号发生器，52，第二信号发生器，61、第一感应加热器，62、第二感应加热器，71、第一感应加热线圈，72、第二感应加热线圈，81、第一热像仪，82、第二热像仪。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例1

一种晶体表面缺陷的双面红外热像检测系统，其特征在于：包括左固定座1、右固定座2、SiC单晶片3、PC41、电源42、第一信号发生器51、第一感应加热器61、第一感应加热线圈71、第一热像仪81、第二信号发生器52、第二感应加热器62、第二感应加热线圈72、第二热像仪82。这里单晶片的常用厚度为5-20mm，恰属于单面放置热像检测缺陷略有不足的情况，这是本申请方案设计的具体原因。左固定座和右固定座的设计方式是要考虑到，要能够方便取用，固定有效，又能不使用螺栓等措施放置对晶片的伤害，又能耐高温，是一种独创性的设定。

SiC单晶片3是厚度在5-20mm之间的长方体薄片，所述SiC单晶片3的左侧放置在左固定座1上的左凹槽15内，SiC单晶片3的右侧放置在右固定座2上的右凹槽25内。

所述第一热像仪81、第一感应加热线圈71、SiC单晶片3、第二感应加热器62、第二热像仪82从前到后依次放置，且第一感应加热线圈71、SiC单晶片3、第二感应加热器62三者所处的平面相互平行，第一热像仪81和第二热像仪82均垂直于前述三者所处的平面设置，且第一热像仪81和第二热像仪82的镜头均大约对准SiC单晶片3的中心点处。根据实际需要，热像仪的镜头可以选择鱼眼镜头，也可以选择普通镜头。

所述左固定座1由左底座11、左凹部12和左卡部13组成，左底座11为长方体状，且其上表面有一个前后开设的用于左凹部12下端塞入固定的左底座槽111，左凹部12整体是长方体，右上端设有一向左凹入的左凹槽121以使得左凹部12俯视呈凹口向右的“凹”字形，左卡部13从前面或后面看去呈倒“U”形，且其右侧中间的位置有一个左缺失部131，左凹部12的左侧到左凹槽121的左侧的距离，恰与左卡部13的内侧宽度相同，左卡部13从上方扣在左凹部12的上方使得左固定座1右侧形成左凹槽15。

所述右固定座2由右底座21、右凹部22和右卡部23组成，右底座21为长方体状，且其上表面有一个前后开设的用于右凹部22下端塞入固定的右底座槽211，右凹部22整体是长方体，左上端设有一向右凹入的右凹槽221以使得右凹部22俯视呈凹口向左的“凹”字形，右卡部13从前面或后面看去呈倒“U”形，且其左侧中间的位置有一个右缺失部231，右凹部22的右侧到右凹槽221的左侧的距离，恰与右卡部23的内侧宽度相同，右卡部23从上方扣在右凹部22的上方使得右固定座2左侧形成右凹槽25。

这里形成的左凹槽和右凹槽是一种用于放置晶片的有效方式，为了放置的稳固性，这里形成的做凹槽和右凹槽的进深可以不小于5mm，表面可以进行打磨以形成类似磨砂的质感，防止滑落，这里指的是左凹槽和右凹槽底部中间位置。

所述PC41上具备热像检测软件，电源42给PC41、第一信号发生器51、第一感应加热器61、第一热像仪81、第二信号发生器52、第二感应加热器62、第二热像仪82均单独供电；所述第一信号发生器51和第二信号发生器52的控制输入端口均连接至PC并从热像检测软件处接收控制信号，第一信号发生器51的输出端接入第一感应加热器61的输入端，第二信号发生器52的输出端接入第二感应加热器62的输入端；第一感应加热线圈71的两端接入第一感应加热器61的两个输出端，第二感应加热线圈72的两端接入第二感应加热器62的两个输出端。

所述第一感应加热线圈71和第二感应加热线圈72均为2-4匝绕线的电磁激励线圈，且圈部大体呈正方形且四角处呈圆角状，圆角状是指类似1/4圆弧式的比较平滑的过度，四条边可以是直线也可以带一定弧度，例如曲率很大的圆弧的一段，第一热像仪81的镜头从第一感应加热线圈71的圈内可获得SiC单晶片3前面表面至少90-95％的面积的视野，第二热像仪82的镜头从第二感应加热线圈72的圈内可获得SiC单晶片3后面表面至少90-95％的面积的视野。为什么不必100的面积露出，是从我们实际上大量的测试数据显示，晶片发生在特别边角位置很少有暗病，要么是明显缺陷，要不就没有缺陷，从统计学意义上基本可以排除，因此，只要将靠中心90％的面积露出无遮挡用于拍摄，一般就够了。

进一步地，SiC单晶片的厚度为5-20mm之间的整数；所述左卡部具有左缺失部前后宽度不同的一系列15个，该一系列15个的左缺失部前后宽度为从1mm到15mm；所述右卡部具有右缺失部前后宽度不同的一系列15个，该一系列15个的右缺失部前后宽度为从1mm到15mm。这里主要是考虑到晶片一般厚度都是整mm数的，不是整mm数的实践中很少见，如果遇到特殊情况，也可以定制特殊的卡部予以配合。

第一热像仪和第二热像仪是FlukeTi型热像仪，这一系列有多个型号，实践中可以选用分辨率尽量大的，至少不能小于320*240，尽量在640*480以上，所述左底座和右底座是工程塑料材质，所述左凹部、左卡部、右凹部和右卡部均为金属陶瓷或非金属陶瓷材质。

所述第一感应加热线圈71和第二感应加热线圈72均为铜或含铜合金材质且中空通有冷却用的流动冷却水，电磁激励的输出频率为100kHz，第一感应加热器61和第二感应加热器62是GGC系列大功率高频感应加热器，所述热像检测软件是内嵌Fluke smartview软件的集成系统，该热像检测软件将从所述第一热像仪和第二热像仪一并输出和显示。该集成系统从fluke smartview的数据输出端口接收并进一步处理和显示数据，或者从内存中自行捕捉。

所述电源为交流和直流均具备的电源组，供PC41第一信号发生器51、第一感应加热器61、第一热像仪81、第二信号发生器52、第二感应加热器62、第二热像仪具体选用。

一种晶体表面缺陷的双面红外热像检测方法，其利用如前所述的一种晶体表面缺陷的双面红外热像检测系统以进行，其特征在于，包括以下步骤。

1)缺陷图库建立步骤：选择若干带有各种暗病的5mm厚度的测试SiC单晶片，选取左缺失部15mm的左卡部和右缺失部15mm的右卡部，放置第一感应加热线圈71、第一热像仪81，用5kJ的激励脉冲能量，3ms的加热时间激励线圈，用80-100kHz的频率采集图像，反复替换晶片并采集，用第一热像仪在t＝0.1-1.5s的随机时间获取若干图样，反复采集直至断栅、热斑、缺角、裂纹、星形、划痕每种缺陷至少10张清晰图样，保存于热像检测软件中形成参考图库。这里的6*10中缺陷的清晰图样例如是从3000张不同条件下的测试图像中挑出的。选择的标准是类型明显，大小适当，边缘清晰，或者是经过初步的二值化处理后特别清晰。

2)开机检测步骤：移除测试SiC单晶片和左右卡部，放置第二感应加热器62和第二感应加热线圈72，通电并确认PC41、电源42、第一信号发生器51、第一感应加热器61、第一感应加热线圈71、第一热像仪81、第二信号发生器52、第二感应加热器62、第二感应加热线圈72、第二热像仪82都正常工作。这里可以给线圈通电加热，顺便测试看看热像仪能否取得有意义的热像。这种确认可以在t值不同时通过连续取几张，看有没有明暗的明显变化得到。

3)选择卡部与放置晶片的步骤：选择一个要测试的晶片P，在其厚度为Amm时，选择左缺失部前后宽度为Bmm的左卡部以及右缺失部前后宽度为Bmm的右卡部，使得A+B＝20；将左卡部和右卡部分别卡入左凹部和右凹部，调整左固定座和右固定座之间的距离使得晶片P左右两端各自放入左凹槽和右凹槽。一般情况下，AB都是整数，特殊情况下，可以不是整数。

4)检测步骤：用5kJ的激励脉冲能量，3ms的加热时间激励第一感应加热线圈，用80-100kHz的频率使用第一热像仪采集图像，分别在t＝0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2时采集六张红外热像原始图；采集完毕后，用5kJ的激励脉冲能量，3ms的加热时间激励第二感应加热线圈，用80-100kHz的频率使用第二热像仪采集图像，分别在t＝0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2时采集六张红外热像原始图。这里的时间取样点也是通过实践确定的，与光伏电池片不同，SiC单晶需要较长时间才能体现出缺陷热像，就我们取像的经验看来，越靠后才越能取到靠近中部的较小缺陷的特征，这可能跟线圈中间掏空有关。

5)形成报告步骤：根据参考图库的内容，基于二值化后的OTSU算法对步骤4中得到的所有原始图给出缺陷认定的建议信息，该建议信息是标注于所列出的原始图上的带框标注，至少包括该缺陷的大致尺寸和建议类型信息；通过PC操作该热像检测软件，对前述建议信息进行取舍，生成该晶片P的检测报告并打印。

6)批量测试步骤：对需要检测的晶片按前述步骤3-5反复操作检测，得到所有晶片的检测报告，计算整批晶片的良品率。

进一步地，步骤5中基于二值化后的OTSU算法进行比对时，相似度高于80％认为是建议缺陷；步骤4中简化为仅采集t＝0.2、0.6、1.2时采集三张红外热像原始图；所述晶片P及步骤6中所有需要检测晶片均进行编号，并在生成检测报告时标注编号。

图5是一个在边角处预制了一个圆形平底孔缺陷(即盲孔)的晶片的热像示例(t＝1.0s)，可见其轮廓比较清晰，可以辨认的比较清楚。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种晶体表面缺陷的双面红外热像检测系统，其特征在于：

包括左固定座(1)、右固定座(2)、SiC单晶片(3)、PC(41)、电源(42)、第一信号发生器(51)、第一感应加热器(61)、第一感应加热线圈(71)、第一热像仪(81)、第二信号发生器(52)、第二感应加热器(62)、第二感应加热线圈(72)、第二热像仪(82)；

SiC单晶片(3)是厚度在5-20mm之间的长方体薄片，所述SiC单晶片(3)的左侧放置在左固定座(1)上的左凹槽(15)内，SiC单晶片(3)的右侧放置在右固定座(2)上的右凹槽(25)内；

所述第一热像仪(81)、第一感应加热线圈(71)、SiC单晶片(3)、第二感应加热器(62)、第二热像仪(82)从前到后依次放置，且第一感应加热线圈(71)、SiC单晶片(3)、第二感应加热器(62)三者所处的平面相互平行，第一热像仪(81)和第二热像仪(82)均垂直于前述三者所处的平面设置，且第一热像仪(81)和第二热像仪(82)的镜头均大约对准SiC单晶片(3)的中心点处；

所述左固定座(1)由左底座(11)、左凹部(12)和左卡部(13)组成，左底座(11)为长方体状，且其上表面有一个前后开设的用于左凹部(12)下端塞入固定的左底座槽(111)，左凹部(12)整体是长方体，右上端设有一向左凹入的左凹槽(121)以使得左凹部(12)俯视呈凹口向右的“凹”字形，左卡部(13)从前面或后面看去呈倒“U”形，且其右侧中间的位置有一个左缺失部(131)，左凹部(12)的左侧到左凹槽(121)的左侧的距离，恰与左卡部(13)的内侧宽度相同，左卡部(13)从上方扣在左凹部(12)的上方使得左固定座(1)右侧形成左凹槽(15)；

所述右固定座(2)由右底座(21)、右凹部(22)和右卡部(23)组成，右底座(21)为长方体状，且其上表面有一个前后开设的用于右凹部(22)下端塞入固定的右底座槽(211)，右凹部(22)整体是长方体，左上端设有一向右凹入的右凹槽(221)以使得右凹部(22)俯视呈凹口向左的“凹”字形，右卡部(13)从前面或后面看去呈倒“U”形，且其左侧中间的位置有一个右缺失部(231)，右凹部(22)的右侧到右凹槽(221)的左侧的距离，恰与右卡部(23)的内侧宽度相同，右卡部(23)从上方扣在右凹部(22)的上方使得右固定座(2)左侧形成右凹槽(25)；

所述PC(41)上具备热像检测软件，电源(42)给PC(41)、第一信号发生器(51)、第一感应加热器(61)、第一热像仪(81)、第二信号发生器(52)、第二感应加热器(62)、第二热像仪(82)均单独供电；所述第一信号发生器(51)和第二信号发生器(52)的控制输入端口均连接至PC并从热像检测软件处接收控制信号，第一信号发生器(51)的输出端接入第一感应加热器(61)的输入端，第二信号发生器(52)的输出端接入第二感应加热器(62)的输入端；第一感应加热线圈(71)的两端接入第一感应加热器(61)的两个输出端，第二感应加热线圈(72)的两端接入第二感应加热器(62)的两个输出端；

所述第一感应加热线圈(71)和第二感应加热线圈(72)均为2-4匝绕线的电磁激励线圈，且圈部大体呈正方形且四角处呈圆角状，第一热像仪(81)的镜头从第一感应加热线圈(71)的圈内可获得SiC单晶片(3)前面表面至少90％的面积的视野，第二热像仪(82)的镜头从第二感应加热线圈(72)的圈内可获得SiC单晶片(3)后面表面至少90％的面积的视野。

2.如权利要求1所述的一种晶体表面缺陷的双面红外热像检测系统，其特征在于：

所述SiC单晶片的厚度为5-19mm之间的整数；具有左缺失部前后宽度不同的一系列15个左卡部，该一系列15个左卡部的左缺失部前后宽度分别为从1mm到15mm不等；具有右缺失部前后宽度不同的一系列15个右卡部，该一系列15个右卡部的右缺失部前后宽度分别为从1mm到15mm不等；

所述第一热像仪和第二热像仪是FlukeTi型热像仪，所述左底座和右底座是工程塑料材质，所述左凹部、左卡部、右凹部和右卡部均为金属陶瓷或非金属陶瓷材质；

所述第一感应加热线圈(71)和第二感应加热线圈(72)均为铜或含铜合金材质且中空通有冷却用的流动冷却水，电磁激励的输出频率为100kHz，第一感应加热器(61)和第二感应加热器(62)是GGC系列大功率高频感应加热器，所述热像检测软件是内嵌Flukesmartview软件的集成系统，该热像检测软件将从所述第一热像仪和第二热像仪一并输出和显示；

所述电源为交流和直流均具备的电源组，供PC(41)、第一信号发生器(51)、第一感应加热器(61)、第一热像仪(81)、第二信号发生器(52)、第二感应加热器(62)、第二热像仪具体选用。

3.一种晶体表面缺陷的双面红外热像检测方法，其利用如权利要求2所述的一种晶体表面缺陷的双面红外热像检测系统以进行，其特征在于，包括以下步骤：

1)缺陷图库建立步骤：选择若干带有各种暗病的5mm厚度的测试SiC单晶片，选取左缺失部15mm的左卡部和右缺失部15mm的右卡部，放置第一感应加热线圈(71)、第一热像仪(81)，用5kJ的激励脉冲能量，3ms的加热时间激励线圈，用80-100kHz的频率采集图像，反复替换晶片并采集，用第一热像仪在t＝0.1-1.5s的随机时间获取若干图样，反复采集直至断栅、热斑、缺角、裂纹、星形、划痕每种缺陷至少10张清晰图样，保存于热像检测软件中形成参考图库；

2)开机检测步骤：移除测试SiC单晶片和左右卡部，放置第二感应加热器(62)和第二感应加热线圈(72)，通电并确认PC(41)、电源(42)、第一信号发生器(51)、第一感应加热器(61)、第一感应加热线圈(71)、第一热像仪(81)、第二信号发生器(52)、第二感应加热器(62)、第二感应加热线圈(72)、第二热像仪(82)都正常工作；

3)选择卡部与放置晶片的步骤：选择一个要测试的晶片P，在其厚度为Amm时，选择左缺失部前后宽度为Bmm的左卡部以及右缺失部前后宽度为Bmm的右卡部，使得A+B＝20；将左卡部和右卡部分别卡入左凹部和右凹部，调整左固定座和右固定座之间的距离使得晶片P左右两端各自放入左凹槽和右凹槽；

4)检测步骤：用5kJ的激励脉冲能量，3ms的加热时间激励第一感应加热线圈，用80-100kHz的频率使用第一热像仪采集图像，分别在t＝0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2时采集六张红外热像原始图；采集完毕后，用5kJ的激励脉冲能量，3ms的加热时间激励第二感应加热线圈，用80-100kHz的频率使用第二热像仪采集图像，分别在t＝0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2时采集六张红外热像原始图；

5)形成报告步骤：根据参考图库的内容，基于二值化后的OTSU算法对步骤4中得到的所有原始图给出缺陷认定的建议信息，该建议信息是标注于所列出的原始图上的带框标注，至少包括该缺陷的大致尺寸和建议类型信息；通过PC操作该热像检测软件，对前述建议信息进行取舍，生成该晶片P的检测报告并打印；

6)批量测试步骤：对需要检测的晶片按前述步骤3-5反复操作检测，得到所有晶片的检测报告，计算整批晶片的良品率。

4.一种如权利要求3所述的一种晶体表面缺陷的双面红外热像检测方法，其特征在于：

步骤5中基于二值化后的OTSU算法进行比对时，相似度高于80％认为是建议缺陷；

步骤4中简化为仅采集t＝0.2、0.6、1.2时采集三张红外热像原始图；

所述晶片P及步骤6中所有需要检测晶片均进行编号，并在生成检测报告时标注编号。

Images