Bagian yang gagal terlebih dahulu pada modul daya bukanlah bagian luar yang mencolok, melainkan lapisan keramik di bawahnya. Jika Anda melakukan pengadaan substrat keramik DBC untuk modul daya, cacat tersembunyi dapat menyebabkan kegagalan di lapangan dengan biaya yang signifikan. Kami akan menjelaskan apa yang harus dipastikan terlebih dahulu.
Cacat yang Benar-Benar Menyebabkan Kegagalan
Sebagian besar masalah substrat DBC bermuara pada beberapa jenis cacat berulang. Berikut adalah tampilan masing-masing cacat dan alasan kemunculannya:
Rongga (Voids) pada Lapisan Pengikat
Rongga (voids) adalah gelembung halus yang terperangkap di antara tembaga dan keramik selama proses pengikatan. Rongga umumnya ditemukan pada pemasok berkualitas rendah dan sering kali menjadi titik awal retakan setelah hanya beberapa siklus termal. Mintalah tingkat rongga yang terukur kepada pemasok Anda; jangan berasumsi nilainya nol.
Delaminasi (Pemisahan Lapisan)
Delaminasi adalah fenomena di mana lapisan tembaga mulai terpisah dari keramik. Karena tembaga dan keramik memiliki tingkat pemuaian yang berbeda saat dipanaskan, tegangan akan timbul pada sambungan setiap kali siklus termal berulang. Salah satu penyebab utama kegagalan substrat DBC di lapangan adalah delaminasi, terutama dengan berulangnya siklus termal antara -55°C dan +150°C. Tanyakan kepada pemasok Anda tentang jumlah siklus termal yang telah tahan dipenuhi oleh desain mereka dalam pengujian.
Retak Keramik
Retakan cenderung terjadi dari ujung dan sudut bantalan tembaga (copper pads) di mana tegangan paling terkonsentrasi, lalu menyebar ke badan keramik. Ini adalah salah satu alasan mengapa desain tepi y layout tembaga sama pentingnya dengan pemilihan bahan. Tanyakan tentang hal ini sebelum Anda memesan.
Ikatan Antarmuka Lemah
Lapisan reaksi yang menggabungkan tembaga dan keramik mungkin tidak terbentuk dengan benar. Ketika hal ini terjadi, kekuatan ikatan akan berkurang sejak awal bahkan sebelum komponen menerima tegangan termal yang sebenarnya. Anda tidak akan bisa mendeteksi hal ini hanya dari lembar sertifikat.
Lalu, bagaimana Anda dapat menghindari cacat ini? Ajukan pertanyaan yang tepat tentang inspeksi mandiri pemasok Anda.
Cara Pemasok Tepercaya Mendeteksi Cacat Sebelum Pengiriman
Anda tidak dapat mengawasi proses pengikatan pemasok secara langsung. Namun, Anda dapat meminta bukti bahwa mereka memeriksa cacat sebelum pengiriman.
X-Ray Inspeksi
Inspeksi sinar-X adalah metode standar untuk mendeteksi rongga pada lapisan pengikat yang tidak terlihat dari luar. Meskipun ini adalah metode yang cepat dan teruji, ada satu keterbatasan yang perlu diketahui. Ini berarti bahwa cacat adhesi murni tanpa celah nyata tidak selalu terdeteksi oleh inspeksi sinar-X.
Mikroskop Akustik Pemindaian (SAM)
SAM menggunakan ultrasound untuk mengamati bagian dalam substrat, serta mendeteksi retakan, rongga, dan delaminasi yang sering kali terlewatkan oleh sinar-X. Metode ini digunakan secara luas pada substrat DBC dan AMB di bidang elektronika daya, serta memiliki keunggulan dalam mengukur tingkat degradasi pada area ikatan.
Inspeksi Visual dan Penampang Mikro (Micro-Section)
Dalam pengamatan penampang mikro dengan mikroskop, antarmuka sambungan dapat diperiksa secara langsung. Jika terlihat celah gelap atau lapisan oksida yang tidak merata, proses pengikatan tersebut cacat. Penyesuaian suhu perakitan tidak akan memperbaikinya.
Sekarang setelah Anda mengetahui apa yang harus dicari, berikut adalah hal-hal tepat yang harus Anda tanyakan sebelum mengajukan pesanan.
Dutanda Pengadaan untuk Pembelian Substrat Keramik DBC
Baik Anda sedang berupaya menyetujui pemasok untuk substrat keramik DBC baru, maupun melakukan sertifikasi ulang terhadap pemasok yang sudah ada, Anda perlu mengajukan pertanyaan-pertanyaan berikut terlebih dahulu:
-
Bisakah Anda menyajikan catatan inspeksi sinar-X atau SAM dari lot yang sebenarnya, daripada hanya sertifikat kelayakan umum?
-
Berapa persentase rongga (void rate) pada antarmuka tembaga-keramik? Selain itu, jika ambang batas terlampaui, apakah lot tersebut akan ditiadakan/dibuang sebagai produk cacat?
-
Berapa banyak siklus termal yang dapat ditahan oleh desain papan ini selama pengujian Anda?
-
Apakah Anda melakukan analisis penampang mikro (micro-section) secara mikroskopis? Apakah memungkinkan untuk melihat penampang dari sampel tersebut?
-
Sertifikasi jenis apa yang saat ini dimiliki oleh fasilitas Anda?
-
Apa perbedaan tenggat waktu (lead time) antara lot sampel dan lot produksi massal?
-
Can you supply custom thickness, copper layer options or minimum order quantity (MOQ) that fits perfectly with my design rather than the standard size?
Ambang batas penerimaan yang harus Anda ketahui
Berikut adalah beberapa hal yang perlu Anda ketahui sebelum menyetujui suatu lot.
Tidak ada standar industri tunggal untuk ambang batas area rongga (void area) pada pengikatan DBC. Setiap pemasok menetapkan kriteria penerimaannya sendiri. Tanyakan langsung kepada pemasok Anda berapa rasio rongga mereka dan dapatkan konfirmasi tersebut secara tertulis.
Jangan menolak seluruh lot hanya karena satu sampel yang buruk. Jika sampel acak gagal, uji ulang sampel tersebut atau mintalah inspeksi 100%.
Dapatkan kesepakatan secara tertulis, bukan janji lisan. Konfirmasikan tenggat waktu, batas cacat, dan ketentuan penggantian sebelum memesan.
Pertanyaan yang Sering Diajukan
Berapa lama waktu yang dibutuhkan pemasok untuk memberikan hasil inspeksi?
Sebagian besar pemasok yang baik akan dapat memberi Anda laporan X-ray atau SAM dalam beberapa hari kerja. Jika pemasok membutuhkan waktu berminggu-minggu atau menolak untuk merespons, ini adalah tanda bahaya (red flag).
Bagaimana cara mengetahui apakah klaim inspeksi pemasok itu benar atau palsu?
Mintalah rekaman inspeksi X-ray atau SAM mentah (raw), bukan hanya ringkasan "lulus/gagal" (pass/fail).
Berapa lama seharusnya tenggat waktu (lead time) dari pemasok substrat keramik DBC?
Untuk lot standar, sebagian besar pemasok substrat keramik untuk DBC memberikan penawaran waktu penyelesaian 2 hingga 6 minggu. Lakukan pemesanan hanya setelah menerima komitmen tertulis untuk tanggal yang pasti.
Apakah memungkinkan untuk mendapatkan sampel sebelum melakukan pemesanan untuk satu lot penuh?
Ya. Produsen substrat keramik DBC yang baik akan menyediakan sampel kecil untuk diuji sebelum produksi penuh.
Apa yang terjadi jika suatu lot gagal dalam inspeksi setelah pengiriman?
Pemasok yang terpercaya akan mengganti lot tersebut atau memberikan kredit (nota kredit). Dapatkan kepastian ini secara tertulis sebelum Anda memesan, bukan setelah masalah muncul.
Catatan apa saja yang perlu saya simpan untuk semua lot yang saya terima?
Untuk lot standar, sebagian besar pemasok substrat keramik untuk DBC memberikan penawaran waktu penyelesaian 2 hingga 6 minggu. Lakukan pemesanan hanya setelah menerima komitmen tertulis untuk tanggal yang pasti.
Apakah ada ambang batas persentase rongga (void rate) yang lebih rendah untuk aplikasi kritis yang dapat dinegosiasikan?
Tentu saja. Jika Anda menggunakan modul daya pada aplikasi EV (kendaraan listrik), medis, atau kedirgantaraan, mintalah ambang batas yang lebih ketat daripada standar pemasok Anda. Kriteria penerimaan yang lebih ketat akan menyebabkan biaya yang lebih tinggi.
Pemikiran Akhir
Meskipun substrat keramik DBC terlihat sederhana pada lembar data, banyak cacat terjadi secara diam-diam selama proses pengikatan dan baru terdeteksi setelah mengalami kegagalan di lapangan. Sebelum mengajukan pesanan Anda berikutnya, mintalah tidak hanya sertifikat tetapi juga data inspeksi yang sebenarnya. Butuh bantuan dalam menyeleksi pemasok? GGS Ceramic’s tim rekayasa (engineering) dapat mempelajari spesifikasi dan persyaratan inspeksi Anda secara terperinci.