隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展,各種新型材料也不斷涌現(xiàn)。其中,直接覆鋁陶瓷基板(DBA基板)因其優(yōu)良的性能表現(xiàn)備受矚目,成為電子行業(yè)中備受關(guān)注的材料之一。今天,我們就來一起探討DBA基板的特點和應(yīng)用前景。
1、特性驗證對比
本文還將以AMB氮化硅覆銅陶瓷基板與DBA 氮化鋁覆鋁基板進(jìn)行性能對比研究:
本研究選擇SAM聲波掃描檢查界面空洞率、鍵合強(qiáng)度、高壓局部放電性能、熱循環(huán)可靠性、表面可焊性等性能進(jìn)行對比驗證測試。
2、載板超聲波掃描空洞率驗證
選取的氮化硅AMB載板與氮化鋁DBA載板,對母板樣品,尺寸為138×190mm,經(jīng)表面清洗及圖形轉(zhuǎn)移、圖形蝕刻后,進(jìn)行超聲波掃描,檢查樣品界面處的焊接空洞率,如下圖2為AMB載板與DBA載板大尺寸母板的鍵合界面掃描圖,所用設(shè)備為Insight SAM聲波掃描顯微鏡,圖中可得AMB覆銅陶瓷載板與DBA陶瓷載板其界面空洞率均<0.5%,AMB與DBA載板樣品均具有超卓的焊合效果。
3、鍵合強(qiáng)度測試
氮化硅AMB載板母板與氮化鋁DBA樣品母板,樣品制備成測試條圖形,速度設(shè)定50mm/min,圖形樣品金屬層寬度5mm,90°垂直向上剝離測試。采用剝離測試機(jī)為HY-BL型號,剝離樣品剝離測試示意圖如下圖3。
從表2中可得,樣品測試過程中,AMB樣品均完成銅層與氮化硅陶瓷間的剝離,其剝離強(qiáng)度值達(dá)到13.97~14.63N/mm;DBA樣品在測試過程中,隨著夾頭牽引鋁層,進(jìn)行緩慢提升,其剝離力急劇增長,達(dá)到設(shè)備極限98.0N時,設(shè)備迅速急停,發(fā)現(xiàn)鋁層并未均勻拉起,鋁層剝離測試時出現(xiàn)急劇頸縮,并斷裂。可以判斷,DBA金屬鋁層與氮化鋁陶瓷間的鍵合強(qiáng)度值大于鋁層的抗拉強(qiáng)度,估算其剝離強(qiáng)度>19.6N/mm。
4、載板局部放電性能驗證
選取的氮化硅AMB載板與氮化鋁DBA載板,該樣品圖形具有等效平板電容特征。在氟油中,局部放電測量儀的高壓電極連接載板一面,載板另一面連接接地金屬平板,如圖4所示。分別在4.5kV、7.0Kv、9Kv的高壓下進(jìn)行持續(xù)時間為1min的絕緣局部放電測試。檢測AMB覆銅載板與DBA直接覆鋁載板的在高壓條件下max局部放電量,進(jìn)行性能對比,根據(jù)國際電工協(xié)會標(biāo)準(zhǔn),以局部放電量<10pC 為判斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價。
從上表可得,氮化硅AMB載板與氮化鋁DBA載板,在4.5Kv持續(xù)1min條件下,均滿足局部放電量<10pC的要求;在7.0Kv持續(xù)1min測試中,DBA載板仍然保持良好的局部放電特性,局部放電量<10pC,AMB載板的局部放電量激增數(shù)百倍,測試的樣品中局部放電量均大于1000pC;針對DBA樣品繼續(xù)升壓進(jìn)行9.0Kv持續(xù)1min條件下測試,DBA載板局部放電量<10pC,高壓條件下,氮化鋁DBA載板局部放電性能優(yōu)于氮化硅AMB載板。
5、熱循環(huán)可靠性驗證
選取的氮化硅AMB載板與氮化鋁DBA載板,置于TSE-12-A型號冷熱循環(huán)試驗箱中,進(jìn)行熱循環(huán)可靠性測試,測試條件為,-55℃/30min~150℃/30min中間轉(zhuǎn)換時間小于60s,熱循環(huán)測試3000次后,采用Insight SAM聲波掃描顯微鏡進(jìn)行界面檢查??芍鐰MB載板與氮化鋁DBA載板,均具有良好的熱循可靠性。3000次熱循環(huán)測試并未影響鍵合區(qū)的強(qiáng)度,陶瓷保持完整。
圖5 (a) 氮化硅AMB載板0次熱循環(huán)SAM超聲波掃描圖,(b) 氮化鋁DBA載板0次熱循環(huán)SAM超聲波掃描圖,(c) 氮化硅AMB載板3000次熱循環(huán)SAM超聲波掃描圖, (d) 氮化鋁DBA載板3000次熱循環(huán)SAM超聲波掃描圖
6、表面可焊性驗證
選取的氮化硅AMB載板與氮化鋁DBA載板樣品,分別進(jìn)行化鍍鎳金,Ni層厚度為3.0~7.0μm,金層厚度為0.025~0.045μm,進(jìn)行表面可焊性測試。