Hexcera®台阶设计

覆铜陶瓷基板是大功率电力电子器件实现能源控制与的绝缘散热的基础组件,而各类电力电子模块的发展也趋向于小型化及复杂集成化。伴随着功率密度的提高,功率器件的工作温度也显著升高,电力电子器件的可靠性及热管理也成为各大制造商面临的最大挑战。为了解决热机械应力最终引起的基板失效问题,Hexcera®提出了特殊台阶设计工艺解决方案。

HEXCERA®基板小课堂(第四期):台阶设计
HEXCERA®基板小课堂(第四期):台阶设计
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01
台阶对冷热循环测试(TCT)中循环次数的提升:
HEXCERA®基板小课堂(第四期):台阶设计

覆铜陶瓷基板产生的热机械应力是由其衬底材料CTE的差异引起的塑性变形而导致,故失效模式也主要体现为铜-陶瓷界面的塑性损伤,即分离或开裂,在此期间,应力疲劳将以铜-陶瓷的几何奇点为始而逐步向内部传导。Hexcera®通过设计边缘台阶,释放温循过程中累积的应力来达到冷热循环可靠性提升的效果。 

Hexcera®台阶设计产品的冷热循环可靠性通常可实现3~4倍提升,拥有比dimple设计更好的效果,大幅增强基板在严苛工况下的疲劳寿命,填补ZTA DCB与SI3N4 AMB温循可靠性上巨大的空白。

02
台阶对基板翘曲的改善:
HEXCERA®基板小课堂(第四期):台阶设计
翘曲控制一直是覆铜陶瓷基板整个行业的技术壁垒,然而翘曲一般通过增加应力释放区域或更改排版布局进行改善,往往需要牺牲一部分的连片数,Hexcera®台阶设计产品可以有效的释放接合面累积的应力进行减少翘曲,最大化减少对连片数量的影响来改善翘曲,通过设计不同方向、形状及密度分布的台阶,在不影响客户端焊接的情况下,实现定向减少翘曲。
03
可选择性取消阻焊限位,实现器件定位,提升封装空间密度:
HEXCERA®基板小课堂(第四期):台阶设计
Hexcera®提出一种全新结构的封装形式,可替代原有用于芯片与器件定位的阻焊,同时可以将器件埋入基板金属层内。原本用于连接芯片等元器件的铝线由弧线变为直线,可直接使用底部焊接进行代替,减少bonding线的使用,提高了整个封装的可靠性封装高度与散热能力,降低了模块的整体封装高度,增加了封装密度,形成全新的封装形式。
HEXCERA®基板小课堂(第四期):台阶设计
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在下期,我们会继续介绍台阶设计与基板疲劳失效的相关内容,欢迎关注我们的公众号,获取更多信息!HEXCERA®基板小课堂,我们下期再会。

 

原文始发于微信公众号(瀚思瑞半导体):HEXCERA®基板小课堂(第四期):台阶设计

作者 gan, lanjie