إن الجزء الذي يتعطل أولاً في وحدة الطاقة ليس الجزء الظاهر، بل طبقة السيراميك السفلية. إذا كنت تقوم بتوريد ركائز السيراميك DBC لوحدات الطاقة، فإن العيوب الخفية قد تؤدي إلى أعطال ميدانية ذات تكاليف باهظة. سنوضح لك فيما يلي ما يجب التحقق منه أولاً.
العيوب التي تتسبب بالفعل في حدوث الأعطال
ترجع معظم مشاكل ركائز DBC إلى مجموعة محددة من العيوب المتكررة. إليك شكل كل منها وسبب حدوثه:
الفراغات (Voids) في طبقة الترابط
الفراغات (voids) هي فقاعات دقيقة تحتبس بين النحاس والسيراميك أثناء عملية الترابط. وتعد هذه الفراغات شائعة لدى الموردين ذوي الجودة المنخفضة، وسرعان ما تصبح مصدرًا لنشوء التشققات بعد بضع دورات حرارية فقط. اطلب من المورد الخاص بك نسبة الفراغات المقاسة لديه، ولا تفترض أنها صفر.
انفصال الطبقات (Delamination)
انفصال الطبقات (Delamination) هو ظاهرة تبدأ فيها طبقة النحاس بالانفصال عن السيراميك. وبما أن النحاس والسيراميك يمتلكان معدلات تمدد مختلفة أثناء التسخين، فإن الإجهاد يتولد على نقطة الالتصاق في كل مرة تتكرر فيها الدورة الحرارية. ويعد انفصال الطبقات أحد الأسباب الرئيسية لأعطال ركائز DBC في الميدان، خاصة مع تكرار الدورة الحرارية (Thermal cycling) بين -55 درجة مئوية و+150 درجة مئوية. استفسر من المورد الخاص بك عن عدد الدورات الحرارية التي تحمّلها تصميمهم أثناء الاختبارات.
تشقق السيراميك
عادةً ما تحدث التشققات عند أطراف وزوايا وسادات النحاس (copper pads) حيث يتركز الإجهاد بشكل أكبر، ثم تمتد بعد ذلك إلى جسم السيراميك. وهذا أحد الأسباب التي تجعل تصميم الحواف وتخطيط النحاس أمرًا بالغ الأهمية لا يقل أهمية عن اختيار المواد. استفسر عن هذا الأمر قبل أن تقوم بالطلب.
ترابط واجهي ضعيف (Weak Interfacial Bonding)
قد لا تتشكل طبقة التفاعل التي تجمع بين النحاس والسيراميك بشكل صحيح. وعندما يحدث ذلك، تنخفض قوة الترابط منذ البداية، حتى قبل أن تتعرض الأجزاء لإجهاد حراري فعلي. ولن تتمكن من اكتشاف ذلك من خلال شهادة الجودة.
إذن، كيف يمكنك تجنب هذه العيوب؟ اطرح الأسئلة المناسبة حول الفحص الذاتي للمورد الخاص بك.
كيف يكتشف الموردون الموثوقون العيوب قبل الشحن
لا يمكنك مراقبة عملية الترابط لدى المورد بنفسك، ولكن يمكنك طلب إثبات يفيد بفحصهم للعيوب قبل الشحن.
X-Ray تقتيش
يعد الفحص بالأشعة السينية طريقة قياسية لاكتشاف الفراغات في طبقات الترابط التي لا يمكن رؤيتها من الخارج. ورغم أنها طريقة سريعة ومثبتة الكفاءة، إلا أن هناك قيدًا واحدًا يجب معرفته. وهذا يعني أن عيوب الالتصاق الخالصة التي لا تحتوي على فجوات فعلية لا يتم اكتشافها بالضرورة عن طريق الفحص بالأشعة السينية.
الفحص المجهري الماسي بالمسح الصوتيات (SAM)
يستخدم الفحص المجهري الصوتي (SAM) الموجات فوق الصوتية لفحص الجزء الداخلي من الركيزة، حيث يكتشف التشققات، والفراغات، و وانفصال الطبقات وتُستخدم هذه التقنية على نطاق واسع في ركائز DBC و AMB في مجال إلكترونيات القدرة، وتتميز بقدرتها على قياس درجة تدهور منطقة الترابط.
الفحص البصري وفحص المقطع العرضي الدقيق (Micro-Section)
عند فحص المقطع العرضي تحت المجهر، يمكن التحقق من واجهة الالتصاق بشكل مباشر. وإذا ظهرت فجوة داكنة أو طبقة أكسيد غير متساوية، فإن عملية الترابط تكون معيبة. ولن يؤدي تعديل درجة حرارة التجميع إلى إصلاح المشكلة.
الآن وقد عرفت ما الذي بحث عنه، إليك بالضبط ما يجب أن تسأل عنه قبل تقديم الطلب.
قائمة المشتريات المرجعية لشراء ركائز السيراميك DBC
سواء كنت تسعى للترخيص لمورد جديد لركائز السيراميك DBC، أو إعادة اعتماد مورد حالي، فمن المجدي طرح الأسئلة التالية مسبقًا:
-
هل يمكنك تقديم سجل فحص بالأشعة السينية أو الفحص المجهري الصوتي (SAM) للدفعة الفعلية، بدلاً من مجرد شهادة كفاءة عامة؟
-
ما هي نسبة الفراغات (void rate) عند الواجهة بين النحاس والسيراميك؟ وهل يتم استبعاد الدفعة كمنتج معيب إذا تم تجاوز الحد المسموح به؟
-
كم عدد الدورات الحرارية التي تحملها تصميم هذه اللوحة أثناء اختباراتكم؟
-
هل تقومون بإجراء تحليل المقطع العرضي الدقيق (Micro-section) مجهريًا؟ وهل من الممكن رؤية المقطع العرضي للعينة؟
-
ما نوع الشهادات التي تمتلكها منشأتكم حاليًا؟
-
ما هو الفرق في المهلة الزمنية (lead time) بين دفعة العينات ودفعة الإنتاج الكمي (الإنتاج الضخم)؟
-
Can you supply custom thickness, copper layer options or minimum order quantity (MOQ) that fits perfectly with my design rather than the standard size?
حدود القبول التي يجب أن تعرفها
إليك بعض الأمور التي يجب أن تعرفها قبل الموافقة على الدفعة.
لا يوجد معيار صناعي موحد للحدود المسموح بها لمساحة الفراغات (void area) في ترابط DBC. يحدد كل مورد معايير القبول الخاصة به. استفسر من المورد مباشرة عن نسبة الفراغات لديه واحصل على ذلك كتابةً.
لا ترفض الدفعة بأكملها بسبب عينة واحدة معيبة. إذا فشلت عينة عشوائية، أعد اختبارها أو اطلب فحصًا بنسبة 100%.
احصل على الاتفاقيات كتابةً وليس كوعود شفهية. تأكد من مهلة التسليم، وحدود العيوب، وشروط الاستبدال قبل تقديم الطلب.
الأسئلة الشائعة
كم من الوقت ينبغي أن يستغرق المورد لتوفير نتائج الفحص؟
سيتمكن معظم الموردين الجيدين من تزويدك بتقرير الفحص بالأشعة السينية (X-ray) أو الفحص المجهري الصوتي (SAM) في غضون أيام قليلة من أيام العمل. إذا استغرق المورد أسابيع أو امتنع عن الرد، فهذه علامة تحذيرية.
كيف تعرف ما إذا كانت ادعاءات الفحص الخاصة بالمورد صحيحة أم خاطئة؟
اطكب سجلات الفحص الأصلية بالأشعة السينية (X-ray) أو الفحص المجهري الصوتي (SAM)، وليس مجرد ملخص "Nاجح/راسب" (pass/fail).
كم ينبغي أن تكون المهلة الزمنية (lead time) لمورد ركائز السيراميك DBC؟
بالنسبة للدفعات القياسية، يحدد غالبية موردي ركائز السيراميك لـ DBC مهلة تسليم تتراوح من أسبوعين إلى 6 أسابيع. لا تقم بالطلب إلا بعد تلقي التزام كتابي بتاريخ محدد.
هل من الممكن الحصول على عينة قبل تقديم طلب للحصول على دفعة كاملة؟
نعم. سيقدم مصنع ركائز السيراميك DBC الجيد عينة صغيرة للاختبار قبل البدء في الإنتاج الكامل.
ماذا يحدث إذا فشلت الدفعة في الفحص بعد التسليم؟
سيقوم المورد الموثوق باستبدال الدفعة أو تقديم رصيد تعويضي (إشعار دائن). احصل على ذلك كتابةً قبل تقديم الطلب، وليس بعد ظهور المشكلة.
ما هي السجلات التي يجب علي الاحتفاظ بها لجميع الدفعات التي استلمها؟
بالنسبة للدفعات القياسية، يحدد غالبية موردي ركائز السيراميك لـ DBC مهلة تسليم تتراوح من أسبوعين إلى 6 أسابيع. لا تقم بالطلب إلا بعد تلقي التزام كتابي بتاريخ محدد.
هل هناك حد أدنى لنسبة الفراغات (void rate) للتطبيقات الحرجة يمكن التفاوض عليه؟
بالتأكيد. إذا كنت تستخدم وحدة القدرة الخاصة بك في تطبيقات السيارات الكهربائية (EV)، أو الأجهزة الطبية، أو الطيران والفضاء، فاطلب حدًا أدنى أكثر صرامة من المعيار القياسي للمورد. ستقود معايير القبول الأكثر صرامة إلى تكلفة أعلى.
الأفكار النهائية
على الرغم من أن ركائز السيراميك DBC تبدو بسيطة في ورقة البيانات الفنية، إلا أن العديد من العيوب تحدث بصمت أثناء عملية الترابط ولا يتم اكتشافها إلا بعد تعطلها في الميدان. قبل تقديم طلبك التالي، لا تطلب مجرد شهادة بل اطلب بيانات الفحص الفعلية. هل تحتاج إلى مساعدة في تقييم الموردين؟ GGS Ceramic’s يمكن لفريق الهندسة مراجعة المواصفات ومتطلبات الفحص الخاصة بك بالتفصيل.