Hướng dẫn thu mua đế gốm DBC: Cách phát hiện khuyết tật trước khi đặt hàng

Bộ phận hỏng hóc đầu tiên trong một module công suất không phải là phần bề mặt dễ thấy, mà chính là lớp gốm nằm bên dưới. Nếu bạn đang thu mua đế gốm DBC cho các module công suất, các khuyết tật ẩn có thể dẫn đến hỏng hóc thực tế tại công trình với chi phí rất lớn. Dưới đây là những điều bạn cần xác nhận đầu tiên.

Các khuyết tật thực sự gây ra hỏng hóc

Hầu hết các vấn đề về đế DBC đều quy về một số lỗi lặp đi lặp lại phổ biến. Hình dáng trực quan và nguyên nhân gây ra từng lỗi như sau:

Lỗ rỗng (Voids) trong lớp liên kết

Lỗ rỗng (voids) là các bong bóng khí nhỏ bị kẹt giữa lớp đồng và gốm trong quá trình liên kết. Lỗ rỗng rất phổ biến ở các nhà cung cấp chất lượng kém và thường trở thành điểm khởi phát của các vết nứt chỉ sau một vài chu kỳ nhiệt. Hãy yêu cầu nhà cung cấp cung cấp tỷ lệ lỗ rỗng đã được đo lường; đừng mặc định tỷ lệ này bằng 0.

Bong tróc lớp (Delamination)

Bong tróc (Delamination) là hiện tượng lớp đồng bắt đầu tách rời khỏi lớp gốm. Do đồng và gốm có tốc độ giãn nở khác nhau khi bị nung nóng, ứng suất sẽ tác động lên mối liên kết mỗi khi chu kỳ nhiệt lặp lại. Một trong những nguyên nhân chính gây hỏng hóc đế DBC trong thực tế là sự bong tróc, đặc biệt là khi lặp đi lặp lại Chu kỳ nhiệt từ -55°C đến +150°C. Hãy hỏi nhà cung cấp của bạn về số lượng chu kỳ nhiệt mà thiết kế của họ đã chịu đựng được trong quá trình thử nghiệm.

Nứt gốm

Các vết nứt có xu hướng xuất hiện từ các đầu và góc của các miếng đệm đồng (copper pads) - nơi ứng suất tập trung cao nhất - sau đó lan rộng ra thân gốm. Đây là một trong những lý do tại sao thiết kế mép cạnh và bố cục lớp đồng lại quan trọng không kém gì việc lựa chọn vật liệu. Hãy hỏi kỹ về điều này trước khi bạn đặt hàng.

Liên kết bề mặt kém (Weak Interfacial Bonding)

Lớp phản ứng kết hợp giữa đồng và gốm có thể không được hình thành đúng cách. Khi điều này xảy ra, độ bền liên kết sẽ giảm ngay từ đầu, ngay cả trước khi các linh kiện chịu ứng suất nhiệt thực tế. Bạn sẽ không thể phát hiện ra điều này chỉ qua chứng nhận chất lượng.

Vậy làm thế nào bạn có thể tránh gặp phải các khuyết tật này? Hãy đặt những câu hỏi phù hợp về quy trình tự kiểm tra của nhà cung cấp.

Cách các nhà cung cấp uy tín phát hiện khuyết tật trước khi giao hàng

Bạn không thể tự mình giám sát quy trình liên kết của nhà cung cấp, nhưng bạn có thể yêu cầu bằng chứng cho thấy họ kiểm tra các khuyết tật trước khi giao hàng.

X-Ray Điều tra

Kiểm tra bằng tia X (X-ray) là phương pháp chuẩn để phát hiện các lỗ rỗng trong lớp liên kết mà không thể nhìn thấy từ bên ngoài. Mặc dù đây là một phương pháp nhanh chóng và phổ biến, vẫn có một hạn chế cần lưu ý. Điều này có nghĩa là các lỗi bám dính thuần túy không có khoảng trống thực sự sẽ không nhất thiết được phát hiện bằng kiểm tra tia X.

Kính hiển vi quét siêu âm

SAM sử dụng siêu âm để quan sát bên trong đế, giúp phát hiện các vết nứt, lỗ rỗng và hiện tượng bong tróc mà tia X thường bỏ sót. Phương pháp này được sử dụng rộng rãi cho các đế DBC và AMB trong lĩnh vực điện tử công suất, nổi bật với khả năng đo lường mức độ suy giảm chất lượng của vùng liên kết.

Kiểm tra cảm quan và phân tích lát cắt ngang (Micro-Section)

Khi quan sát lát cắt ngang dưới kính hiển vi, bề mặt giao diện liên kết có thể được kiểm tra trực tiếp. Nếu xuất hiện khe hở tối màu hoặc lớp oxit không đồng đều, quy trình liên kết đã bị lỗi. Việc điều chỉnh nhiệt độ lắp ráp sẽ không thể khắc phục được điều này.

Bây giờ khi bạn đã biết cần tìm kiếm điều gì, đây chính là những câu hỏi cụ thể bạn cần đặt ra trước khi đặt hàng.

Danh mục kiểm tra mua hàng cho dòng đế gốm DBC

Dù bạn đang cân nhắc phê duyệt nhà cung cấp cho dòng đế gốm DBC mới hay đánh giá cấp lại chứng nhận cho nhà cung cấp hiện tại, việc đặt ra các câu hỏi sau đây từ trước là hoàn toàn cần thiết:

Bạn có thể cung cấp bản ghi kiểm tra bằng tia X hoặc SAM của lô hàng thực tế, thay vì chỉ đưa ra chứng nhận năng lực chung không?
Tỷ lệ lỗ rỗng (void rate) tại bề mặt giao diện đồng-gốm là bao nhiêu? Ngoài ra, nếu vượt quá ngưỡng cho phép, lô hàng có bị loại bỏ dưới dạng sản phẩm lỗi không?
Thiết kế bo mạch này đã chịu đựng được bao nhiêu chu kỳ nhiệt trong các bài kiểm tra của bạn?
Bạn có thực hiện phân tích vi mô lát cắt ngang (Micro-section) không? Có thể xem hình ảnh lát cắt ngang của mẫu thử không?
Nhà máy của bạn hiện đang có những chứng nhận chất lượng nào?
Sự khác biệt về thời gian giao hàng (lead time) giữa lô hàng mẫu và lô hàng sản xuất hàng loạt là gì?
Can you supply custom thickness, copper layer options or minimum order quantity (MOQ) that fits perfectly with my design rather than the standard size?

Các mức ngưỡng nghiệm thu mà bạn cần biết

Dưới đây là một số điều bạn cần biết trước khi ký nghiệm thu một lô hàng.

Không có một tiêu chuẩn ngành duy nhất nào cho các mức ngưỡng diện tích lỗ rỗng (void area) trong liên kết DBC. Mỗi nhà cung cấp tự thiết lập các tiêu chí nghiệm thu riêng. Hãy hỏi trực tiếp nhà cung cấp về tỷ lệ lỗ rỗng của họ và yêu cầu xác nhận bằng văn bản.

Đừng vội loại bỏ toàn bộ lô hàng chỉ vì một mẫu thử bị lỗi. Nếu một mẫu ngẫu nhiên không đạt, hãy kiểm tra lại hoặc yêu cầu kiểm tra toàn bộ 100%.

Hãy chốt các thỏa thuận bằng văn bản, không dùng lời hứa miệng. Xác nhận thời gian giao hàng, giới hạn khuyết tật và các điều kiện đổi trả trước khi đặt hàng.

Câu hỏi thường gặp

Nhà cung cấp sẽ mất bao lâu để cung cấp kết quả kiểm tra?

Hầu hết các nhà cung cấp uy tín đều có thể cung cấp cho bạn báo cáo X-ray hoặc SAM trong vòng một vài ngày làm việc. Nếu nhà cung cấp mất nhiều tuần hoặc từ chối phản hồi, đây là một dấu hiệu cảnh báo nghiêm trọng.

Làm thế nào để biết các tuyên bố kiểm tra của nhà cung cấp là thật hay giả?

Hãy yêu cầu bản ghi kiểm tra X-ray hoặc SAM thô (raw), chứ không chỉ là bản tóm tắt "đạt/không đạt" (pass/fail).

Thời gian giao hàng (lead time) của nhà cung cấp đế gốm DBC nên là bao lâu?

Đối với các lô hàng tiêu chuẩn, phần lớn các nhà cung cấp đế gốm cho DBC báo giá thời gian hoàn thành từ 2 đến 6 tuần. Chỉ đặt hàng sau khi nhận được cam kết bằng văn bản về một ngày giao hàng xác định.

Có thể nhận mẫu thử trước khi đặt hàng cho toàn bộ lô hàng không?

Có. Một nhà sản xuất đế gốm DBC uy tín sẽ cung cấp một mẫu nhỏ để thử nghiệm trước khi tiến hành sản xuất hàng loạt.

Điều gì sẽ xảy ra nếu một lô hàng không đạt yêu cầu kiểm tra sau khi giao hàng?

Một nhà cung cấp uy tín sẽ đổi trả lô hàng hoặc cấp tín dụng bù trừ (credit). Hãy chốt điều này bằng văn bản trước khi đặt hàng, chứ không phải sau khi sự cố xảy ra.

Tôi cần lưu trữ những bản ghi/hồ sơ nào cho tất cả các lô hàng nhận được?

Có mức ngưỡng tỷ lệ lỗ rỗng (void rate) thấp hơn cho các ứng dụng quan trọng có thể thương lượng được không?

Chính xác. Nếu bạn sử dụng mô-đun công suất của mình trong các ứng dụng xe điện (EV), y tế hoặc hàng không vũ trụ, hãy yêu cầu mức ngưỡng nghiêm ngặt hơn tiêu chuẩn của nhà cung cấp. Các tiêu chí nghiệm thu khắt khe hơn sẽ dẫn đến chi phí cao hơn.

Suy nghĩ cuối cùng

Mặc dù các đế gốm DBC trông có vẻ đơn giản trên bảng dữ liệu kỹ thuật, nhiều khuyết tật lại âm thầm phát sinh trong quá trình liên kết và chỉ được phát hiện khi xảy ra lỗi ngoài thực địa. Trước khi đặt hàng chuyến tiếp theo, hãy yêu cầu tidak chỉ chứng nhận mà cả dữ liệu kiểm tra thực tế. Bạn có cần trợ giúp trong việc sàng lọc nhà cung cấp không? GGS Ceramic’s đội ngũ kỹ thuật có thể rà soát chi tiết các thông số kỹ thuật và yêu cầu kiểm tra của bạn.