衡量AMB陶瓷基板可靠性测试-热循环次数

Amb陶瓷基板热循环性好、导热率高、金属层与陶瓷的结合力更强，和DBC陶瓷基板相比具备更好的结合力，尤其是热循环性能。陶瓷覆铜板的可靠性，可以表现为耐机械应力和热应力的能力，通常用热循环或热冲击测试来表征。今天小编就来分享一下AMB陶瓷基板的热循环是怎么样的，我们通过测热循环测试数据可以得出结论。

陶瓷覆铜板可靠性的影响因素包括：原材料的物理特性（铜和陶瓷以及同它们直接的界面过渡层）、基板设计、测试条件、测试标准等。

陶瓷基板在测试或使用中失效的机理主要有以下几种：

a、陶瓷属于脆性材料，在应力条件下容易产生疲劳断裂；

b、由于铜和陶瓷的热膨胀系数（CTE）不匹配产生内应力；

c、内应力主要集中在铜的边缘和陶瓷连接处；

d、尖角避免圆角更容易产生裂纹；

模块在服役过程中进行频繁的开关而导致周期性的温度变化，由于陶瓷基板中铜层和陶瓷层材料的热膨胀系数不匹配，基板内上下铜层与中间陶瓷层之间相互变形约束而导致热应力的产生，长期工作条件下会进一步导致陶瓷层断裂、界面脱层等失效。为了测试失效次数，了解失效机理，常采用热冲击或热循环试验。

因此，陶瓷基板可靠性测试分为热冲击测试和热循环测试。一般来说，热冲击测试比热循环测试严苛。热冲击测试或热循环池测试，按试样在高低温室之间的转换方式不同，可分为三种（以+125?-40℃循环为例，125℃为高温室，-40℃为低温室）：

第一种：冷热冲击箱为2箱，高低温转换时间短，样品从高温到低温或者从低温到高温的转换时间小于10秒，转换时高低温箱体有轻微的温度扰动，样品停留在高温室或低温室的时间均为30分钟；

第二种：冷热冲击箱为2箱，高低温转换时间长，样品从高温到低温或者从低温到高温的转换时间为5分钟，转换时高低温箱体有严重的温度扰动，样品要花费更多的时间才能达到标称温度，样品停留在高温室或低温室的时间均为30分钟；

第三种：冷热冲击箱为3箱，除高温室和低温室，还有一个25℃的常温室，作为高低温室之间的过渡。任何时候，样品从低温室到高温室或从高温室到低温室，首先用小于10秒的时间到25℃常温室，并保温10分钟，从而使得样品达到常温。样品停留在高温室或低温室的时间均为30分钟。

本公司的冷热冲击试验箱，满足GJB548B-2005-1010，条件C（同等标准MIL-STD-883J-1010,Condition C）对热循环设备的要求，测试温度是在 -65℃?+150℃之间循环。

根据标准，热循环温度变化范围为215℃（-65~150℃），由于热循环试验主要考察的是材料本身性能对极端环境条件的响应，要求元件内部湿度一致，排除温度梯度对失效的影响（与热冲击试验区分开）。本次试验高低温保持时间各为15分钟，中间冷热转换时间不超过2分钟。试验箱内设置热电偶检测实时试样的实际温度，温度曲线如下图所示，实测温度基本与所设定的温度相吻合。

AMB陶瓷覆铜基板，热循环测试性能居于世界前列。经过不同批次、长时间跨度的随机抽样检测，热循环次数Si3N4≥5000次，ALN≥1500次，AL2O3≥500次,ZTA(氧化锆增强氧化铝）≥1000次。

不同类型陶瓷基板热循环次数

AMB陶瓷基板为功率半导体器件提供高技术高性能的封装材料和解决方案。高可靠性（Hi-Rel）氮化铝、氮化硅陶瓷覆铜基板产品，是区别于并优于DBC（陶瓷与铜直接键合技术）的一项开创性技术。关键技术在于：活性金属层，实现了无机陶瓷材料与高纯无氧铜的致密焊接，具有高抗剥离强度（＞15N/mm）,高耐热冲击性能。

高性能AMB陶瓷基板可靠性特征：

1、更高的可靠性（耐高低温冲击性能）

2、更匹配的热膨胀系数.

3、更薄（＜25μm）、更牢、更低阻的活性金属焊接层

4、使用温度范围宽（-55-800℃）

5、绝缘性好（陶瓷击穿强度＞15KV/mm）

6、高频损耗小

7、不含有机成分，耐宇宙射线，在航空航天方面可靠性高，使用寿命长

8、采用进口高纯无氧铜，氧含量＜0.003%，杂质含量＜0.03%，更好的载流导热性能

9、基板的可焊性好

10、通过对铜线路表面进行的特殊处理，可以满足铝线超声键合的工艺及强度要求。

金瑞欣特种电路可以生产氧化铝、氮化铝、氮化硅等陶瓷基板的AMB陶瓷基板，金属结合力＞15N/mm,热循环性符合标准要求。金瑞欣特种电路，有十年多行业经验和3年多陶瓷基板电路板生产、研发、制作经验，品质保障、交期准时。