衡量AMB陶瓷基板可靠性測試-熱循環(huán)次數(shù)

Amb陶瓷基板熱循環(huán)性好、導熱率高、金屬層與陶瓷的結(jié)合力更強，和DBC陶瓷基板相比具備更好的結(jié)合力，尤其是熱循環(huán)性能。陶瓷覆銅板的可靠性，可以表現(xiàn)為耐機械應力和熱應力的能力，通常用熱循環(huán)或熱沖擊測試來表征。今天小編就來分享一下AMB陶瓷基板的熱循環(huán)是怎么樣的，我們通過測熱循環(huán)測試數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論。

陶瓷覆銅板可靠性的影響因素包括：原材料的物理特性（銅和陶瓷以及同它們直接的界面過渡層）、基板設計、測試條件、測試標準等。

陶瓷基板在測試或使用中失效的機理主要有以下幾種：

a、陶瓷屬于脆性材料，在應力條件下容易產(chǎn)生疲勞斷裂；

b、由于銅和陶瓷的熱膨脹系數(shù)（CTE）不匹配產(chǎn)生內(nèi)應力；

c、內(nèi)應力主要集中在銅的邊緣和陶瓷連接處；

d、尖角避免圓角更容易產(chǎn)生裂紋；

模塊在服役過程中進行頻繁的開關而導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相互變形約束而導致熱應力的產(chǎn)生，長期工作條件下會進一步導致陶瓷層斷裂、界面脫層等失效。為了測試失效次數(shù)，了解失效機理，常采用熱沖擊或熱循環(huán)試驗。

因此，陶瓷基板可靠性測試分為熱沖擊測試和熱循環(huán)測試。一般來說，熱沖擊測試比熱循環(huán)測試嚴苛。熱沖擊測試或熱循環(huán)池測試，按試樣在高低溫室之間的轉(zhuǎn)換方式不同，可分為三種（以+125?-40℃循環(huán)為例，125℃為高溫室，-40℃為低溫室）：

第一種：冷熱沖擊箱為2箱，高低溫轉(zhuǎn)換時間短，樣品從高溫到低溫或者從低溫到高溫的轉(zhuǎn)換時間小于10秒，轉(zhuǎn)換時高低溫箱體有輕微的溫度擾動，樣品停留在高溫室或低溫室的時間均為30分鐘；

第二種：冷熱沖擊箱為2箱，高低溫轉(zhuǎn)換時間長，樣品從高溫到低溫或者從低溫到高溫的轉(zhuǎn)換時間為5分鐘，轉(zhuǎn)換時高低溫箱體有嚴重的溫度擾動，樣品要花費更多的時間才能達到標稱溫度，樣品停留在高溫室或低溫室的時間均為30分鐘；

第三種：冷熱沖擊箱為3箱，除高溫室和低溫室，還有一個25℃的常溫室，作為高低溫室之間的過渡。任何時候，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秒的時間到25℃常溫室，并保溫10分鐘，從而使得樣品達到常溫。樣品停留在高溫室或低溫室的時間均為30分鐘。

本公司的冷熱沖擊試驗箱，滿足GJB548B-2005-1010，條件C（同等標準MIL-STD-883J-1010,Condition C）對熱循環(huán)設備的要求，測試溫度是在 -65℃?+150℃之間循環(huán)。

根據(jù)標準，熱循環(huán)溫度變化范圍為215℃（-65~150℃），由于熱循環(huán)試驗主要考察的是材料本身性能對極端環(huán)境條件的響應，要求元件內(nèi)部濕度一致，排除溫度梯度對失效的影響（與熱沖擊試驗區(qū)分開）。本次試驗高低溫保持時間各為15分鐘，中間冷熱轉(zhuǎn)換時間不超過2分鐘。試驗箱內(nèi)設置熱電偶檢測實時試樣的實際溫度，溫度曲線如下圖所示，實測溫度基本與所設定的溫度相吻合。

AMB陶瓷覆銅基板，熱循環(huán)測試性能居于世界前列。經(jīng)過不同批次、長時間跨度的隨機抽樣檢測，熱循環(huán)次數(shù)Si3N4≥5000次，ALN≥1500次，AL2O3≥500次,ZTA(氧化鋯增強氧化鋁）≥1000次。

不同類型陶瓷基板熱循環(huán)次數(shù)

AMB陶瓷基板為功率半導體器件提供高技術高性能的封裝材料和解決方案。高可靠性（Hi-Rel）氮化鋁、氮化硅陶瓷覆銅基板產(chǎn)品，是區(qū)別于并優(yōu)于DBC（陶瓷與銅直接鍵合技術）的一項開創(chuàng)性技術。關鍵技術在于：活性金屬層，實現(xiàn)了無機陶瓷材料與高純無氧銅的致密焊接，具有高抗剝離強度（＞15N/mm）,高耐熱沖擊性能。

高性能AMB陶瓷基板可靠性特征：

1、更高的可靠性（耐高低溫沖擊性能）

2、更匹配的熱膨脹系數(shù).

3、更?。ǎ?5μm）、更牢、更低阻的活性金屬焊接層

4、使用溫度范圍寬（-55-800℃）

5、絕緣性好（陶瓷擊穿強度＞15KV/mm）

6、高頻損耗小

7、不含有機成分，耐宇宙射線，在航空航天方面可靠性高，使用壽命長

8、采用進口高純無氧銅，氧含量＜0.003%，雜質(zhì)含量＜0.03%，更好的載流導熱性能

9、基板的可焊性好

10、通過對銅線路表面進行的特殊處理，可以滿足鋁線超聲鍵合的工藝及強度要求。

金瑞欣特種電路可以生產(chǎn)氧化鋁、氮化鋁、氮化硅等陶瓷基板的AMB陶瓷基板，金屬結(jié)合力＞15N/mm,熱循環(huán)性符合標準要求。金瑞欣特種電路，有十年多行業(yè)經(jīng)驗和3年多陶瓷基板電路板生產(chǎn)、研發(fā)、制作經(jīng)驗，品質(zhì)保障、交期準時。