随着对功率密度要求的不断提高，电力电子模块正朝着小型化和高度集成的方向发展。这一趋势导致了功率器件工作温度的显著上升，其中，作为衬底的覆铜陶瓷基板的疲劳寿命成为影响整个器件寿命的关键因素。
覆铜陶瓷基板在制造和使用过程中，会遭受热机械疲劳的影响。这种疲劳主要是由于基板材料的热膨胀系数（CTE）不匹配所导致。其主要失效模式表现为陶瓷层的开裂和铜-瓷界面的分层，其根本原因在于陶瓷材料的固有缺陷以及制造过程中产生的界面空洞。
例如，使用氧化铝陶瓷的DCB基板，铜（CTE=16.5ppm/K）和氧化铝（6.8ppm/K≤CTE≤9ppm/K）之间的CTE差异，在温度循环和功率循环下，会导致陶瓷与铜之间的热应力累积，进而引发疲劳失效。
根据Hexcera®的经验和实际SAM图像及仿真分析，基板的疲劳失效通常从铜图形的边缘开始。0
亮点3：通过控制台阶宽度和边距/间距来分散应力，改善基板翘曲问题。
值得一提的是，Hexcera®的特殊工艺可以在一次刻蚀中完成图形区域和台阶区域的制作，与传统的二次掩膜工艺相比，不仅简化了流程，降低了成本，还避免了线路精度下降的问题。
上图为：焊料蚀刻前
总之，覆铜陶瓷基板的疲劳失效主要是由铜瓷CTE差异引起的累积塑性载荷所致。Hexcera®提供的台阶设计解决方案，以低成本、高效率和多样化的定制手段，有效延长了基板的疲劳寿命。欢迎关注我们的公众号，了解更多信息！HEXCERA®基板小课堂，期待与您下期再会。
原文始发于微信公众号（瀚思瑞半导体）：HEXCERA®基板小课堂（第五期）：基板疲劳失效&台阶设计
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