隨著對(duì)功率密度要求的不斷提高，電力電子模塊正朝著小型化和高度集成的方向發(fā)展。這一趨勢(shì)導(dǎo)致了功率器件工作溫度的顯著上升，其中，作為襯底的覆銅陶瓷基板的疲勞壽命成為影響整個(gè)器件壽命的關(guān)鍵因素。
覆銅陶瓷基板在制造和使用過(guò)程中，會(huì)遭受熱機(jī)械疲勞的影響。這種疲勞主要是由于基板材料的熱膨脹系數(shù)（CTE）不匹配所導(dǎo)致。其主要失效模式表現(xiàn)為陶瓷層的開(kāi)裂和銅-瓷界面的分層，其根本原因在于陶瓷材料的固有缺陷以及制造過(guò)程中產(chǎn)生的界面空洞。
例如，使用氧化鋁陶瓷的DCB基板，銅（CTE=16.5ppm/K）和氧化鋁（6.8ppm/K≤CTE≤9ppm/K）之間的CTE差異，在溫度循環(huán)和功率循環(huán)下，會(huì)導(dǎo)致陶瓷與銅之間的熱應(yīng)力累積，進(jìn)而引發(fā)疲勞失效。
根據(jù)Hexcera?的經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際SAM圖像及仿真分析，基板的疲勞失效通常從銅圖形的邊緣開(kāi)始。0
亮點(diǎn)3：通過(guò)控制臺(tái)階寬度和邊距/間距來(lái)分散應(yīng)力，改善基板翹曲問(wèn)題。
值得一提的是，Hexcera?的特殊工藝可以在一次刻蝕中完成圖形區(qū)域和臺(tái)階區(qū)域的制作，與傳統(tǒng)的二次掩膜工藝相比，不僅簡(jiǎn)化了流程，降低了成本，還避免了線路精度下降的問(wèn)題。
上圖為：焊料蝕刻前
總之，覆銅陶瓷基板的疲勞失效主要是由銅瓷CTE差異引起的累積塑性載荷所致。Hexcera?提供的臺(tái)階設(shè)計(jì)解決方案，以低成本、高效率和多樣化的定制手段，有效延長(zhǎng)了基板的疲勞壽命。歡迎關(guān)注我們的公眾號(hào)，了解更多信息！HEXCERA?基板小課堂，期待與您下期再會(huì)。
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