如今很多電子元件為了免受腐蝕性、潮濕環(huán)境的影響需要保護，以確?？山邮艿氖褂脡勖涂煽啃?。大多數(shù)情況下，保形涂層是不夠的。大多數(shù)商用電源模塊采用聚合物封裝。而一些高可靠性電源模塊則被密封在由惰性氣體保護的金屬封裝中。

在大多數(shù)航空航天和軍用電子產(chǎn)品都需要滿足苛刻的環(huán)境壓力并在長期使用時保持電氣穩(wěn)定性要求。在航空電子領域，尤其是衛(wèi)星電力電子應用中的溫度波動下，材料CTE失配是決定空間電子設備可靠性的主要因素。而在較大的溫度波動下，采用多芯片、多層厚膜陶瓷基板技術的密封微電路與封裝電子器件相比具有很大優(yōu)勢。

主要原因是由于封裝聚合物的熱膨脹系數(shù)（CTE）不匹配和玻璃化轉(zhuǎn)變，密封微電路沒有封裝劑對元件、焊點和導線施加很大的力。這些熱機械力是周期性的，會導致焊點和組件疲勞。因此，多芯片、多層厚膜陶瓷基板技術在航空電子領域，特別是在空間應用中仍然存在并發(fā)揮著重要作用。密封的多芯片、多層厚膜陶瓷基板技術有時被稱為混合技術。

即使沒有引起應力的聚合物密封劑，混合技術設計也存在CTE失配挑戰(zhàn)。由于大的線性尺寸和兩種不同材料的CTE不匹配，大型陶瓷基板到金屬散熱器的連接應用是獨一無二的。陶瓷基板通常連接到金屬散熱器上，用于結構支撐和散熱。

一、大型陶瓷基板失效機理
在上述條件下，穩(wěn)定化烘烤會導致金屬間化合物的生長和相粗化，這會削弱焊料。由于陶瓷基板和金屬散熱器的CTE不匹配，熱循環(huán)會導致焊點斷裂。通常，熱循環(huán)會導致基板中的潛在缺陷到散熱器焊點。

盡管最近對鉛含量的限制，一些行業(yè)繼續(xù)在焊料應用中使用鉛基合金。用于空間應用的微電路電子器件中的多層厚膜陶瓷基板技術使用錫鉛銀合金Sn62（Sn62%、Pb36%、Ag2%）和無鉛焊料合金 Sn96（Sn96.5%、Ag3.5%），特別是錫鉛基合金已被證明對錫、鎳、銅、金和銀金屬化表面具有出色的可焊性。與大多數(shù)無鉛焊料相比，錫鉛焊料在正常工作溫度下的抗高循環(huán)疲勞性能也更好。因此，它們?nèi)匀粡V泛用于航空航天和軍用電子行業(yè)，高周疲勞最有可能是最高應力。

然而，在一種特定的應用中，無鉛焊料合金Sn96（Sn96.5%，Ag3.5%）的性能優(yōu)于錫鉛焊料。那時陶瓷基板到金屬散熱器附件的應用，在該應用中，低周熱疲勞是主要的應力因素。

雖然沒有靜態(tài)拉力要求，但靜態(tài)拉力測試比恒定加速具有更好的受控環(huán)境。焊料通常不會在壓縮負載下失效，它們在拉伸和剪切載荷下失效。根據(jù)之前的多項測試和FEA分析，該應用中的決定性負載是焊料的拉伸負載，它會導致陶瓷基板和鍍金金屬散熱器之間的焊料結合最終失效。

隨著電子技術的進步，為了容納更多的電子元件，基板變得越來越大。金屬散熱器和陶瓷基板之間的CTE不匹配會對附著材料產(chǎn)生顯著的熱機械應力，最流行的陶瓷到金屬連接材料是焊料。

審核編輯：湯梓紅