Testmethodsoflow-lossceramicsub2023-05-12發(fā)布2023- 請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。路中廣泛應(yīng)用。微波陶瓷基板材料性能參數(shù)對射頻電路的功能表現(xiàn)有著直接的影響。5G通信的快GB/T5593-2015《電子元器件結(jié)構(gòu)陶瓷材料》2射頻電路用低損耗陶瓷基板材料試驗(yàn)方法本文件規(guī)定了射頻（300kHz~300GHz）電路用低損耗陶瓷基板材料的厚度、電性能、熱性能、機(jī)本文件適用于低損耗陶瓷基板材料在材料級的性能測試下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GJB360B-2009電子及電氣元件試驗(yàn)方法GJB548C-2021微電子器件試驗(yàn)方法和程序GB/T1408.1固體絕緣材料電氣強(qiáng)度試驗(yàn)方法GB/T5593電子元器件結(jié)構(gòu)陶瓷基板材料GB/T5594.2電子元器件結(jié)構(gòu)陶瓷基板材料性能測試方法楊氏彈性模量泊松比測試方法GB/T5594.3電子元器件結(jié)構(gòu)陶瓷基板材料性能測試方法第3部分：平均線膨脹系數(shù)測試方法GB/T5598氧化鈹瓷導(dǎo)熱系數(shù)測定方法GB/T6569精細(xì)陶瓷彎曲強(qiáng)度試驗(yàn)方法GB/T16534精細(xì)陶瓷室溫硬度試驗(yàn)方法GB/T17473.3微電子技術(shù)用貴金屬漿料測試方法方阻測定GB/T25995精細(xì)陶瓷密度和顯氣孔率試驗(yàn)方法GB/T31838.2固體絕緣材料介電和電阻特性第2部分：電阻特性（DC方法）體積電阻和體積電阻率T/CSTM00910高頻介質(zhì)基板的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切測試方法帶狀線測試法GB/T5593界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。陶瓷基板材料受到彎曲負(fù)荷作用而破壞時(shí)的極限應(yīng)力值。用彎曲破壞力矩與折斷處的橫截面積的比值來表示，單位為兆帕MPa（N/mm2）。[來源：GB/T5593-2015,3.12，有修改]3又稱比體積電阻pv，是表征電介質(zhì)材料體積絕緣性能的重要指標(biāo)。pv在數(shù)值上等于邊長為1cm的立方體電介質(zhì)所具有的電阻。單位為歐姆厘米(Ω·cm）。[來源：GB/T5593-2015,3.14]處于電場中的介質(zhì)，當(dāng)電壓增大到某一臨界值時(shí)，將喪失其絕緣性的現(xiàn)象，相應(yīng)的臨界電壓值為擊穿電壓，相應(yīng)的電場強(qiáng)度，稱為電擊穿強(qiáng)度。單位為千伏每毫米（kV/mm）。[來源：GB/T5593-2015,3.16]符合虎克定律的彈性體，在承受軸向拉力（或壓力）時(shí)，在彈性限度范圍內(nèi)，應(yīng)力(σ)與應(yīng)變(ε)的比值稱為彈性模量，記為E。[來源：GB/T5593-2015,3.18]方塊電阻又稱薄層電阻，其定義為正方形的導(dǎo)電薄層，在電流方向所呈現(xiàn)的電阻，即導(dǎo)電材料單位厚度單位面積上的電阻值，簡稱方阻，單位為歐姆每方。4.1試驗(yàn)條件4.1.1正常試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)大氣條件除另有規(guī)定外，試驗(yàn)應(yīng)在下列條件下進(jìn)行：b）相對濕度：20%~80%；c）大氣壓力：試驗(yàn)場所氣壓。4.1.2仲裁試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)大氣條件如果測試參數(shù)依賴于溫度、濕度與氣壓，則試驗(yàn)應(yīng)在下列仲裁試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下進(jìn)行：b）相對濕度：45%~55%；c）大氣壓力：86kPa~106kPa。4.2試驗(yàn)樣品4根據(jù)測試項(xiàng)目的不同，試樣級狀態(tài)有燒結(jié)前的生瓷材料和由生瓷材料燒結(jié)后的陶瓷基板；元件級試樣狀態(tài)為表面覆有金屬導(dǎo)線或有金屬化孔的接收態(tài)陶瓷基印制電路板。4.2.2試樣的制備除非另有規(guī)定，陶瓷基印制板是生瓷材料經(jīng)打孔、填孔、絲網(wǎng)印刷、疊片、等靜壓、排膠燒結(jié)等一系列工序加工而成。4.3試驗(yàn)報(bào)告除另有規(guī)定外，試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括但不限于下列內(nèi)容：a）試樣信息，如：試樣牌號、生產(chǎn)廠家、數(shù)量等；b）試驗(yàn)條件信息：環(huán)境條件、測試標(biāo)準(zhǔn)、測試條件等；c）試驗(yàn)設(shè)備基本信息，例如：設(shè)備名稱、型號、編號等；d）測量結(jié)果；e）人員與日期信息：試驗(yàn)日期、檢測人和批準(zhǔn)人等。本方法用于測量生瓷材料基板的厚度。所需適用于規(guī)定試驗(yàn)步驟的設(shè)備為千分尺或等效測量器具，分度值0.001mm。除另有規(guī)定外，樣品為生瓷材料。試樣保持垂直或水平，去除生瓷材料上的離型膜，在距離生瓷材料基板邊緣10mm以上的內(nèi)側(cè)，使用千分尺測量生瓷材料上9個(gè)均勻分布的位置厚度，每個(gè)點(diǎn)值準(zhǔn)確至0.001mm，如圖1所示。圖1厚度測試點(diǎn)示意圖5.5報(bào)告除4.3的規(guī)定外，試驗(yàn)報(bào)告還應(yīng)包括每一個(gè)點(diǎn)測量厚度值及厚度平均值，單位毫米（mm）。測量陶瓷基板的介電常數(shù)、損耗角正切值及溫度系數(shù)應(yīng)按照T/CSTM00910規(guī)定的方法進(jìn)行。測量陶瓷基板體積電阻率應(yīng)按GB/T31838.2規(guī)定的方法進(jìn)行。測量陶瓷基板的電擊穿強(qiáng)度應(yīng)按GB/T1408.1規(guī)定的方法進(jìn)行。本方法適用于驗(yàn)證陶瓷基印制電路板的特性阻抗。所需適用于規(guī)定試驗(yàn)步驟的設(shè)備為時(shí)域反射計(jì)（TDR）阻抗分析儀或者同等功能帶TDR模塊的網(wǎng)絡(luò)分析6試樣應(yīng)為設(shè)計(jì)有單端阻抗線或差分阻抗線圖形的電路結(jié)構(gòu)（被測阻抗值應(yīng)由供需雙方協(xié)商確定），典型測試圖形如圖2所示。線寬/線距應(yīng)基于應(yīng)用需求設(shè)定，線長應(yīng)大于50mm且小于150mm，具體尺寸應(yīng)由供需雙方協(xié)商確定。圖2阻抗線示意圖6.4.4.1預(yù)熱開啟儀器預(yù)熱30min，使其達(dá)到穩(wěn)定。系統(tǒng)校準(zhǔn)步驟如下：a）連接測試電纜與網(wǎng)絡(luò)分析儀，并使用制造供應(yīng)商提供的的力矩扳手旋緊；b）設(shè)置頻率掃描范圍；c）連接網(wǎng)絡(luò)分析儀和校準(zhǔn)件進(jìn)行電纜校準(zhǔn)；d)若采用TDR進(jìn)行測試，儀器校準(zhǔn)按設(shè)備商推薦程序進(jìn)行。測試步驟如下：a）連接單端/差分測試探頭，將探頭置于空氣中測量測試探頭的波形，建立測試區(qū)域起點(diǎn)；b）將探頭連接到被測樣品，測量被測樣品的波形，將終點(diǎn)光標(biāo)放置于被測樣品波形的末端作為測試區(qū)域的終點(diǎn)；c）數(shù)據(jù)處理，對測試區(qū)域內(nèi)所得曲線設(shè)置取值范圍（50%~70%或供需雙方協(xié)商確定讀取該范圍內(nèi)的平均值，該值為傳輸線的阻抗值，記錄傳輸線最大阻抗值、最小阻抗值；d）選取3條阻抗線進(jìn)行測試，重復(fù)步驟6.4.4.3b）~6.4.4.3c）。除4.3的規(guī)定外，試驗(yàn)報(bào)告還應(yīng)包括：a）測試位置；b）阻抗測量結(jié)果平均值。本方法采用AFR（AutomaticFixtureRemoval，自動夾具去除）法驗(yàn)證陶瓷基印制電路板的插入損耗。所需適用于規(guī)定試驗(yàn)步驟的設(shè)備如下：a）網(wǎng)絡(luò)分析儀；b）校準(zhǔn)件；c）同軸線纜，根據(jù)測試頻率需求配置不同頻率同軸線纜；d）標(biāo)準(zhǔn)連接器，具體型號根據(jù)測試頻率界定。試樣應(yīng)設(shè)計(jì)有兩種長度的單端傳輸線或差分傳輸線測試圖形的電路結(jié)構(gòu)，典型測試圖形如圖3所示。傳輸線兩端應(yīng)設(shè)計(jì)有信號發(fā)射連接器焊盤，該焊盤用于與連接器連接。線寬/線距/線長應(yīng)基于應(yīng)用需求設(shè)定，長線與短線的長度差值建議大于50.8mm，具體尺寸應(yīng)由印制板客戶或供應(yīng)商規(guī)定。圖3AFR插入損耗測試傳輸線示意圖6.5.4.1預(yù)熱網(wǎng)絡(luò)分析儀設(shè)備應(yīng)在制造商推薦的校準(zhǔn)周期內(nèi)進(jìn)行校準(zhǔn)，測試前主機(jī)至少開機(jī)預(yù)熱30min，使儀器達(dá)到系統(tǒng)校準(zhǔn)步驟如下：a）連接測試電纜與網(wǎng)絡(luò)分析儀，并使用制造供應(yīng)商提供的的力矩扳手旋緊；b）設(shè)置頻率掃描范圍；c）連接網(wǎng)絡(luò)分析儀和校準(zhǔn)件進(jìn)行電纜校準(zhǔn)。測試步驟如下：a）將標(biāo)準(zhǔn)連接器安裝在陶瓷測試板，并使用螺絲擰緊；b）連接電纜和標(biāo)準(zhǔn)連接器，并使用制造供應(yīng)商提供的的力矩扳手旋緊；c）設(shè)置測試頻率范圍；d）測試長線損耗；e）測試短線損耗；f）依據(jù)設(shè)備制造商提供的軟件算法進(jìn)行去嵌處理；g）根據(jù)要求標(biāo)定相應(yīng)測試頻點(diǎn)的插入損耗。8除4.3的規(guī)定外，試驗(yàn)報(bào)告還應(yīng)包括：a）測試頻率；b）插入損耗曲線圖。測量陶瓷基印制電路板的方阻應(yīng)按GB/T17473.3規(guī)定的方法進(jìn)行。測量陶瓷基板的線膨脹系數(shù)應(yīng)按GB/T5594.3規(guī)定的方法進(jìn)行。測量陶瓷基板的導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)按GB/T5598規(guī)定的方法進(jìn)行。測量陶瓷基板的熱穩(wěn)定性應(yīng)按GB/T5593規(guī)定的方法進(jìn)行。測量陶瓷基板的抗折強(qiáng)度應(yīng)按GB/T6569規(guī)定的方法進(jìn)行。測量陶瓷基板的楊氏彈性模量應(yīng)按GB/T5594.2規(guī)定的方法進(jìn)行。本方法用于驗(yàn)證陶瓷基印制電路板表面焊盤的粘合強(qiáng)度。所需適用于規(guī)定試驗(yàn)步驟的設(shè)備如下：a）拉力試驗(yàn)機(jī)，能準(zhǔn)確測量至0.05N；b）焊烙鐵，溫度誤差±3℃;c）光學(xué)顯微鏡，可放大10X~30X倍數(shù)；d）測試引線：為經(jīng)退火軟質(zhì)實(shí)心銅線；助焊劑：R型或RMA型；焊料：有鉛焊錫（HLSnPb39）、無鉛焊錫（SAC305或SAC307型）。試樣為陶瓷印制板上尺寸為（0.2~2.5）mm×（0.1~1.25）mm的表面安裝盤。試驗(yàn)步驟如下：a）使用光學(xué)顯微鏡放大測量所測表面安裝盤的尺寸大小；b）用75%的異丙醇和25%的去離子水清洗待測試樣和測試引線；c）將測試引線焊接到所測表面安裝盤上，將烙鐵頭的溫度調(diào)節(jié)至合適溫度，有鉛焊接要求需確保焊盤接受到焊接溫度為（232±5）℃；無鉛焊接要求需確保焊盤接受到焊接溫度為（260±5）℃。焊接完成后，將試樣置于測試機(jī)的固定架上。除非有測試溫度要求，否則測試應(yīng)在室溫（18℃~30℃)下進(jìn)行，焊接時(shí)間3s~6s；d）將未焊接的引線頭固定在測試機(jī)的夾具上，并保持垂直狀態(tài)；e）用50mm/min的速度垂直拉引線，直到發(fā)生失效或超過規(guī)定值；f）引線斷裂或引線拉脫，不應(yīng)認(rèn)為是失效，應(yīng)將新的引線焊接到新的表面安裝盤上，焊盤拉脫界面應(yīng)為焊盤底部與基材之間；g）計(jì)算表面安裝盤的粘結(jié)強(qiáng)度。結(jié)果計(jì)算步驟如下：a）表面安裝盤的粘結(jié)強(qiáng)度計(jì)算公式：粘結(jié)強(qiáng)度=拉脫力值/表面安裝盤的面積；b）測量5個(gè)表面安裝盤的粘結(jié)強(qiáng)度（至少包含兩種尺寸），并記錄最小粘合強(qiáng)度值。除4.3的規(guī)定外，試驗(yàn)報(bào)告還應(yīng)包括：a）被測表面安裝盤的面積，mm2；b）表面安裝盤的拉脫力值，N；c）拉力機(jī)速率，mm/min；d）五個(gè)焊盤粘合強(qiáng)度、最小粘合強(qiáng)度值，N/mm2。9物理性能9.1體積密度（陶瓷基板）測量陶瓷基板的體積密度應(yīng)按GB/T25995規(guī)定的方法進(jìn)行。9.2維氏硬度（陶瓷基板）測量陶瓷基板硬度應(yīng)按GB/T16534規(guī)定的方法進(jìn)行。本方法適用于測量陶瓷基印制電路板的互連通孔微觀尺寸和質(zhì)量狀態(tài)。所需適用于規(guī)定試驗(yàn)步驟的設(shè)備如下：a）研磨機(jī)，（0~800）rpm無級調(diào)節(jié)；b）金相顯微鏡，可放大50X~200X。接收態(tài)陶瓷基印制電路板上帶有鍍覆孔的試樣。將試樣用環(huán)氧樹脂鑲嵌后進(jìn)行平磨拋光，直到劃痕和污斑消失，漂洗干凈后，在金相顯微鏡下對樣品鍍覆孔微觀尺寸和質(zhì)量狀態(tài)進(jìn)行觀察測量。本方法用于評定陶瓷基板燒結(jié)前后的XY方向的尺寸變化率。所需適用于規(guī)定程序的儀器和材料如下：a）CNC視像測量系統(tǒng)，最大示值誤差：±3.2μm，測試精度：0.1μm；b）4.2.2試樣制備所需的設(shè)備和材料。生瓷試樣尺寸為（100mm±0.75mm）×（100mm±0.75mm），烘干后的生瓷片應(yīng)鉆有孔徑至少0.2mm的四個(gè)孔；陶瓷基板是由8張生瓷片疊加燒結(jié)而成。試樣形狀及尺寸見圖4。圖4XY收縮率測試試樣示意圖試驗(yàn)步驟如下：a）隨機(jī)取8片生瓷片，將生瓷表面的離型膜去除；b）在十萬級的凈化間和（22±2）℃的條件下，將生瓷片進(jìn)行烘干預(yù)處理，烘干條件為：100℃烘20min；c）經(jīng)過預(yù)處理后，抽取其中1片生瓷片采用沖孔機(jī)進(jìn)行標(biāo)記沖孔，按照4.2.2試樣制備要求，將8張生瓷片疊加層壓，有標(biāo)記孔的一片生瓷需疊在最頂層，生瓷層壓溫度為80℃,將層壓后的基板使用11.1.2a）規(guī)定的設(shè)備測量生瓷XY方向尺寸并記錄為I；d）按照4.2.2試樣制備要求，將層壓后的生瓷基板燒結(jié)成陶瓷基板，峰值燒結(jié)溫度為（850~900）℃;e）使用11.1.2a）規(guī)定的設(shè)備測量燒結(jié)后的陶瓷基板XY方向尺寸，并記錄為F。按公式（1）計(jì)算X方向的收縮率，按公式（2）計(jì)算Y方向的收縮率。Rx——X方向的收縮率，%；Ry——Y方向的收縮率，%；I——層壓后燒結(jié)前的尺寸，單位：mm；F——燒結(jié)后尺寸，單位：mm；A-B——試樣上A點(diǎn)至B點(diǎn)的距離；A-C——試樣上A點(diǎn)至C點(diǎn)的距離；B-C——試樣上B點(diǎn)至C點(diǎn)的距離；B-D——試樣上B點(diǎn)至D點(diǎn)的距離。除4.3的規(guī)定外，試驗(yàn)報(bào)告還應(yīng)包括：試樣燒結(jié)前的尺寸值、燒結(jié)后的尺寸值、各方向的尺寸收縮率。本方法用于評定陶瓷基板燒結(jié)前后的Z方向的尺寸變化率。所需適用于規(guī)定試驗(yàn)步驟的設(shè)備如下：a）千分尺或等效測量器具，分度值±0.001mm；b）4.2.2試樣制備所需的設(shè)備和材料。生瓷試樣尺寸為100mm×100mm±0.75mm，陶瓷基板是由生瓷片疊加燒結(jié)成8層板。試驗(yàn)步驟如下：a）隨機(jī)選取8片生瓷片，將生瓷表面的離型膜去除；b）在十萬級或以上級別的凈化間和（22±2）℃的條件下，將生瓷片進(jìn)行烘干預(yù)處理，烘干條件為：100℃烘20min；c）按照4.2.2試樣制備要求，將8張生瓷片疊加層壓，層壓溫度80℃,使用11.2.2a）規(guī)定的設(shè)備按照5.1測量層壓后生瓷基板的厚度均值，并記錄為R0；d）按照4.2.2試樣制備要求，將8片生瓷燒結(jié)成陶瓷基板，峰值燒結(jié)溫度為（850~900）℃;e）按照5.1規(guī)定的方法測量燒結(jié)后的陶瓷基板的厚度值，記錄均值為R1。按公式（3）計(jì)算Z方向的收縮率。Rz=×100%……………（3）Rz——Z方向的收縮率，%；R0——燒