行業(yè)新聞|2025-05-08|admin
在功率半導(dǎo)體模塊的規(guī)劃和驗(yàn)證中，關(guān)鍵材料AMB陶瓷基板的可靠性，是一項(xiàng)重要考慮因素。陶瓷覆銅板的可靠性，能夠表現(xiàn)為耐機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力的能力，通常用熱循環(huán)或熱沖擊測(cè)驗(yàn)來(lái)表征。
陶瓷覆銅板可靠性的影響因素包含：原材料的物理特性（銅和陶瓷以及同它們直接的界面過(guò)渡層）、基板規(guī)劃、測(cè)驗(yàn)條件、測(cè)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)等。
陶瓷基板在測(cè)驗(yàn)或運(yùn)用中失效的機(jī)理首要有以下幾種：
a. 陶瓷屬于脆性材料，在應(yīng)力條件下簡(jiǎn)單發(fā)生疲憊開(kāi)裂；
b. 由于銅和陶瓷的熱膨脹系數(shù)（CTE）不匹配發(fā)生內(nèi)應(yīng)力；
c. 內(nèi)應(yīng)力首要會(huì)集在銅的邊際和陶瓷連接處；
d. 尖角防止圓角更簡(jiǎn)單發(fā)生裂紋；
模塊在執(zhí)役過(guò)程中進(jìn)行頻繁的開(kāi)關(guān)而導(dǎo)致周期性的溫度變化，由于陶瓷基板中銅層和陶瓷層材料的熱膨脹系數(shù)不匹配，基板內(nèi)上下銅層與中間陶瓷層之間彼此變形束縛而導(dǎo)致熱應(yīng)力的發(fā)生，長(zhǎng)時(shí)刻工作條件下會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致陶瓷層開(kāi)裂、界面脫層等失效。為了測(cè)驗(yàn)失效次數(shù)，了解失效機(jī)理，常選用熱沖擊或熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)。
TEMAK三箱式冷熱沖擊箱
因此，陶瓷基板可靠性測(cè)驗(yàn)分為熱沖擊測(cè)驗(yàn)和熱循環(huán)測(cè)驗(yàn)。一般來(lái)說(shuō)，熱沖擊測(cè)驗(yàn)比熱循環(huán)測(cè)驗(yàn)苛刻。熱沖擊測(cè)驗(yàn)或熱循環(huán)池測(cè)驗(yàn)，按試樣在高低溫室之間的轉(zhuǎn)化方式不同，可分為三種（以 +125-40℃ 循環(huán)為例，125℃ 為高溫室，-40℃ 為低溫室）：
[敏感詞]種： 兩箱式冷熱沖擊箱，高低溫轉(zhuǎn)化時(shí)刻短，樣品從高溫到低溫或許從低溫到高溫的轉(zhuǎn)化時(shí)刻小于 10 秒，轉(zhuǎn)化時(shí)高低溫箱體有細(xì)微的溫度擾動(dòng)，樣品停留在高溫室或低溫室的時(shí)刻均為30分鐘；
第二種： 兩箱式冷熱沖擊箱，高低溫轉(zhuǎn)化時(shí)刻長(zhǎng)，樣品從高溫到低溫或許從低溫到高溫的轉(zhuǎn)化時(shí)刻為 5 分鐘，轉(zhuǎn)化時(shí)高低溫箱體有嚴(yán)峻的溫度擾動(dòng)，樣品要花費(fèi)更多的時(shí)刻才能到達(dá)標(biāo)稱(chēng)溫度，樣品停留在高溫室或低溫室的時(shí)刻均為30分鐘；
第三種： 三箱式冷熱沖擊箱，除高溫室和低溫室，還有一個(gè)25℃的常溫室，作為高低溫室之間的過(guò)渡。任何時(shí)候，樣品從低溫室到高溫室或從高溫室到低溫室，首先用小于 10 秒的時(shí)刻到 25℃ 常溫室，并保溫 10 分鐘，然后使得樣品到達(dá)常溫。 樣品停留在高溫室或低溫室的時(shí)刻均為30分鐘。
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