一种氮化铝覆铝陶瓷衬板热循环测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种氮化铝覆铝陶瓷衬板热循环测试装置及方法，涉及半导体测试领域，旨在解决目前热循环测试时间久的问题，其技术方案要点是：一种氮化铝覆铝陶瓷衬板热循环测试装置，包括平板加热系统、滑道系统以及水槽系统；所述平板加热系统用于控制温度在330℃

【技术实现步骤摘要】
一种氮化铝覆铝陶瓷衬板热循环测试装置及方法


[0001]本专利技术涉及半导体测试领域，更具体地说，它涉及一种氮化铝覆铝陶瓷衬板热循环测试装置及方法。

技术介绍

[0002]氮化铝覆铝陶瓷衬板因其高热导率、高可靠性等特点已成为大功率半导体器件理想封装衬板，但技术多为国外垄断，在开发氮化铝覆铝陶瓷衬板过程中，热循环可靠性是衬板重要的商用评价指标。
[0003]《半导体分立器件试验方法》中要求，循环温度范围
‑
55～150℃，转移时间不超过1min，高低温保持时间不应少于10min。大功率半导体器件封装衬板氮化铝覆铝陶瓷衬板的商用热循环可靠性测试条件及标准为，在温度
‑
55℃～150℃下进行温度循环测试，高低温分别保持时间为30min，转移时间不超过1min，计为1个循环次数，需要进行≥1500次循环，测试后观察陶瓷铝与陶瓷层不发生分离，陶瓷不产生裂纹即为合格。由上可知，对氮化铝覆铝陶瓷衬板的热循环可靠性测试周期至少需要1500h，约63天，这严重阻碍了氮化铝覆铝陶瓷衬板的开发进度。
[0004]针对氮化铝覆铝陶瓷衬板开发，具有等效于热循环可靠性测试需求，具备短时、高效的测试方法亟待开发。本专利技术提出一种可以加速氮化铝覆铝陶瓷衬板热循环可靠性测试的装置及方法。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种氮化铝覆铝陶瓷衬板热循环测试装置及方法，在符合测试标准的要求下大幅度缩短了测试时间，提高了测试效率。
[0006]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种氮化铝覆铝陶瓷衬板热循环测试装置，包括平板加热系统、滑道系统以及水槽系统；
[0007]所述平板加热系统用于控制温度在330℃
±
3℃对氮化铝覆铝陶瓷衬板进行加热并进行保温；
[0008]所述滑道系统，呈倾斜设置，其上部连接平板加热系统，下部连接水槽；
[0009]所述水槽系统，内置有冷却液，温度为25℃
±
5℃。
[0010]本专利技术进一步设置为：所述平板加热系统中用于加热的平板表面粗糙度Ra＜0.8。
[0011]本专利技术进一步设置为：所述滑道系统中的滑道表面粗糙度Ra＜0.8。
[0012]本专利技术进一步设置为：所述滑道系统中的滑道，其与水平面夹角为55
°‑
60
°
。
[0013]本专利技术进一步设置为：所述水槽系统中的水槽底部及四周贴附有缓冲橡胶垫。
[0014]本专利技术进一步设置为：所述水槽系统中的冷却液为纯水
[0015]本专利技术同时提供一种氮化铝覆铝陶瓷衬板热循环测试方法，包括以下步骤：
[0016]S1、氮化铝覆铝陶瓷衬板预处理；
[0017]S2、加速热循环测试过程：将氮化铝覆铝陶瓷衬板样品经上述预处理后，平放置于
平板加热系统进行加热，加热板温度330℃
±
3℃，保温120s
‑
140s后将样品推至滑道系统，样品沿着滑道浸入水槽系统，冷却液温度25℃
±
5℃，样品瞬间冷却，将样品取出，表面水迹擦干，记为1个循环，1个循环总时间为2.5min
‑
3min，重复上述过程，完成指定目标次数热循环测试，测定样品表面粗糙度Ra值；
[0018]S3、加速热循环等效判定：标准热循环测试条件为：在温度
‑
55℃
‑
150℃下进行温度循环测试，高低温分别保持时间为30min，转移时间不超过1min，记为1个标准热循环，分别在300次、1000次、1500次、2000次取出，记录样品表面粗糙度Ra值增加量；
[0019]产品未发生分层、陶瓷未开裂等条件下，标准热循环次数300次、1000次、1500次、2000次后
△
Ra数值与加速热循环相应次数
△
Ra数值差≤0.05时，进行等效判定：
[0020]0～16次加速热循环测试，不具备标准热循环测试等效；
[0021]20
±
3次加速热循环测试等效于300次标准热循环测试；
[0022]30
±
3次加速热循环测试等效于1000次次标准热循环测试；
[0023]40
±
3次加速热循环测试等效于1500次标准热循环测试；
[0024]50
±
3次加速热循环测试等效于2000次标准热循环测试。
[0025]本专利技术进一步设置为：在S1步骤中，预处理包括使氮化铝覆铝陶瓷衬板外形尺寸长度≤35.0mm、宽度≤35.0mm、总厚度≤2.5mm，表面铝层到陶瓷边距≥0.2mm，铝面初始粗糙度Ra为0.2
‑
0.4，铝面硬度为15
‑
22HV1，铝层厚度0.1mm
‑
0.5mm，陶瓷厚度0.3
‑
1.5mm。
[0026]本专利技术进一步设置为：在S1步骤中，预处理还包括陶瓷边缘采用800目
‑
3000目水磨砂纸进行边缘研磨，研磨切削0.01mm
‑
0.10mm。
[0027]本专利技术进一步设置为：在S2步骤中，样品从平板加热系统经过滑道系统至水槽系统，其过程转移的时间≤5s。
[0028]综上所述，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术针对现氮化铝覆铝陶瓷衬板热循环可靠性测试周期长，提出可以加速氮化铝覆铝陶瓷衬板可靠性测试的装置和方法，本专利技术的关键在于1.提出了一套加速热循环测试的装置；2.规定了氮化铝覆铝陶瓷衬板的外形尺寸；3.对陶瓷边缘进行800目
‑
3000目以上水磨砂纸边部研磨切削；4.加速热循环加热平板控制温度330
±
3℃与水槽温度25℃
±
5℃；5.规定与标准热循环测试的等效对比；本专利技术在热循环本质机理上，通过温度控制、冷热温度的快速转换，增加单次冷热循环测试中的应力积累效应从而达到加速热循环测试的目的。
附图说明
[0029]图1为本专利技术装置的结构示意图。
[0030]图中：1、平板加热系统；2、滑道系统；3、水槽系统。
具体实施方式
[0031]下面结合附图和实施例，对本专利技术进行详细描述。
[0032]本专利技术针对现有的氮化铝覆铝陶瓷衬板热循环可靠性测试周期长，提出一种可以加速氮化铝覆铝陶瓷衬板热循环可靠性测试的装置及方法。
[0033]热循环测试标准主要是针对器件的应用环境以及相关车规要求进行规定的，其本质科学机理为在模拟器件在高低温环境中，由于铝与陶瓷的热膨胀系数不匹配特性，将导
致热循环测试过程Al与AlN陶瓷界面应力积累，满足超过1500次热循环，其界面不发生分离、陶瓷不发生破损，即产品热循环可靠性要求合格。本专利技术的本质科学机理，与热循环可靠性测试标准相同，达到等效性目的，主本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮化铝覆铝陶瓷衬板热循环测试装置，其特征在于：包括平板加热系统、滑道系统以及水槽系统；所述平板加热系统用于控制温度在330℃
±
3℃对氮化铝覆铝陶瓷衬板进行加热并进行保温；所述滑道系统，呈倾斜设置，其上部连接平板加热系统，下部连接水槽；所述水槽系统，内置有冷却液，温度为25℃
±
5℃。2.根据权利要求1所述的一种氮化铝覆铝陶瓷衬板热循环测试装置，其特征在于：所述平板加热系统中用于加热的平板表面粗糙度Ra＜0.8。3.根据权利要求1所述的一种氮化铝覆铝陶瓷衬板热循环测试装置，其特征在于：所述滑道系统中的滑道表面粗糙度Ra＜0.8。4.根据权利要求1或3所述的一种氮化铝覆铝陶瓷衬板热循环测试装置，其特征在于：所述滑道系统中的滑道，其与水平面夹角为55
°‑
60
°
。5.根据权利要求1所述的一种氮化铝覆铝陶瓷衬板热循环测试装置，其特征在于：所述水槽系统中的水槽底部及四周贴附有缓冲橡胶垫。6.根据权利要求1所述的一种氮化铝覆铝陶瓷衬板热循环测试装置，其特征在于：所述水槽系统中的冷却液为纯水。7.一种氮化铝覆铝陶瓷衬板热循环测试方法，其特征在于：应用于权利要求1
‑
6任一项所述的一种氮化铝覆铝陶瓷衬板热循环测试装置，其测试方法包括以下步骤：S1、氮化铝覆铝陶瓷衬板预处理；S2、加速热循环测试过程：将氮化铝覆铝陶瓷衬板样品经上述预处理后，平放置于平板加热系统进行加热，加热板温度330℃
±
3℃，保温120s
‑
140s后将样品推至滑道系统，样品沿着滑道浸入水槽系统，冷却液温度25℃
±
5℃，样品瞬间冷却，将样品取出，表面水迹擦干，记为1个循环，1个循环总时间为2.5min
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3min，重复上述过程，完成指定目标次数热循环测试，测定样品表面粗糙度Ra值；S3、加速热循环等效判定：标准热循环测试条件为，在温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：高远，欧阳鹏，蹇满，王斌，
申请(专利权)人：江苏富乐华半导体科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：