Kai Wang， Herrie Electrical Technology （Suzhou）**
总结：
陶瓷材料的抗弯强度是金属化陶瓷基板的重要特性，因为它会影响组装过程中基板的可靠性和强度。 弯曲强度通常表征为陶瓷对拉伸强度的抵抗力。 这取决于陶瓷材料和材料中宏观缺陷的类型和分布，以及测量和评估方法。
1 定义
更薄的陶瓷基板（厚度0.）25~0.63毫米）。 电流测量通常基于标准DIN EN 843-1：2008-08，该标准描述了最小厚度为20±0.2 mm，目前也被贺利氏用于弯曲强度测试，采用基于40 x 20 mm试样尺寸的三点弯曲方法。
2 测量
2.1 Weibull 分布
基于最薄弱环节失效概念的威布尔理论可以很好地描述陶瓷材料强度的分布特征。 它提到失效行为是由单一的“缺陷类型”（结构不均匀性）决定的。 为了描述强度特征，威布尔选择了一种特殊的极端分布形式，后来以他的名字命名为威布尔。
如果分布参数已知，则载荷与破损概率之间存在明显的关系。 材料强度的测量值为63，失效概率2%的强度（sigma 0）用作标记，威布尔模量m是强度变化的量度。 威布尔模量越高，材料越均匀（即“缺陷”在数据中的分布越均匀），强度变化的分布曲线越窄。 威布尔模量 m 的值通常可以达到 10 到 20 之间。
测量值的分布是陶瓷在失效时的结果，由威布尔分布描述。
b= 破损概率。
外部压力。 v= 测试元素体积。
v0= 参考体积。
0= 参考张力。
m= Weibull 模量。
b 表示体积 v 的元素在负载下断裂的概率。 威布尔模量 m 描述了分布的宽度。 抗弯强度是 0 处的 Weibull 分布值 （sigma 0），如图 1 所示（典型的 Weibull 分布）。
图 1：典型的 Weibull 分布
2.2 测量方法
陶瓷弯曲强度的测量方法有多种，包括三点弯曲强度试验、四点弯曲强度试验和双环弯曲强度试验。
2.2.1 三点抗弯强度试验
三点弯曲强度试验符合DIN EN 843-12008-08标准，但样本量通常小于20mm。
图 2 显示了一个简单的测试模型，其中两个支撑柱支撑试样，一个从试样顶部到中心施加压力的力加载器。
图2：三点弯曲强度试验
用于三点抗弯强度测试的设备可以不同，但都必须满足以下条件：
陶瓷的边缘在陶瓷的顶面上进行激光切割。
l1+l2: 30 mm
测试速度：最小 10 mm
预紧力：05 n
预紧前测试速度：最小 5 mm
支撑柱直径：16 mm
试样的抗弯强度可按如下方式计算（图3）。
图3：三点抗弯强度计算公式
2.2.2 四点抗弯强度
日本常用四点抗弯强度，这种试验方法需要两个施力机同时从试样上表面施加压力，计算公式如下图4所示
图4：四点抗弯强度的计算公式
3 弯曲强度的影响因素
3.1 测试方法
试样体积越大，测得的强度值越低，材料失效的概率越大。 因此，由于一般四点抗弯强度试件大于三点抗弯强度试件，因此四点抗弯强度试验的强度值始终低于三点抗弯强度试件的强度值，见图5。
图5：三点和四点弯曲强度测试结果的比较
3.2.激光切割方向
在三点和四点弯曲试验中，试样的制备，尤其是试样边缘的制备，是一个重要的问题。
图6为上下侧切割的试验样品，试验结果表明，激光切割方向对弯曲强度试验影响很大，每个激光点都会像一个锥形凹槽，明显降低了弯曲强度，见图。
为了避免激光切割对弯曲强度测试的影响，贺利氏通常使用激光从顶部进行测试。
图6：顶部和底部激光切割示意图
图7：激光切割自上而下对陶瓷弯曲强度试验的影响
3.3种激光器
从激光切割的对比结果中我们知道，激光切割在陶瓷表面形成的激光点在测试结果中也可以起到关键作用，不同类型的激光切割技术可以得到完全不同的激光点形状。
一般来说，激光类型对弯曲强度的影响遵循以下规则：CO2激光器“光纤激光器。
3.4 陶瓷厚度
如前所述，DIN EN 843-1：2008-08 标准仅描述了 20±0.对于2mm试样，由于陶瓷越薄，对其韧性的影响越大，通过其柔性变形产生的载荷力越大，图8为038mm Al2O3 和 0在相同的测试条件下测试了63mm Al2O3的弯曲强度，陶瓷越薄，强度相对较高。
图 8：038mm 和 063mm Al2O3陶瓷弯曲强度测试结果对比
4 贺利氏的弯曲强度试验
4.1 贺利氏陶瓷弯曲强度标准
作为世界领先的陶瓷覆铜板制造商，贺利氏使用来自领先陶瓷制造商的陶瓷，这些陶瓷具有很高的抗弯强度行业标准
表1：贺利氏所用陶瓷的弯曲强度值
图9：贺利氏所用陶瓷的弯曲强度
4.2 陶瓷覆铜基板弯曲强度的定义
由于陶瓷覆铜基板是用厚铜层附着在陶瓷的两侧，陶瓷覆铜基板不是均匀的材料，再加上每个陶瓷覆铜基板上的铜厚度和铜布局设计不同，因此没有通用的方法来定义陶瓷覆铜基板的一般抗弯强度。
作为一种复合材料，由于铜的增强，陶瓷覆铜基板的弯曲强度测试结果通常高于裸陶瓷，我们使用普通的Al2O3-DBC材料进行弯曲强度测试，并与裸陶瓷的弯曲强度进行比较，结果如图所示。
图10：陶瓷覆铜基板与陶瓷的弯曲强度测试比较
图11：陶瓷覆铜基板和陶瓷的弯曲强度测试结果
对于一些客户来说，由于特殊的应用或封装要求，确实需要定义陶瓷覆铜基板的弯曲强度，在这里贺利氏可以按照以下程序定义陶瓷覆铜基板的弯曲强度。
a） 生产3批样品，每批抽取50个样品。
b） 对这 3 个 50 = 150 个样品进行弯曲强度测试。
c） 执行 CPK 分析 （CPK>20） 定义最小抗弯强度值 （LSL）。
您可能已经注意到，我们没有使用威布尔分析来定义MCS的抗弯强度，这是因为客户需要定义抗弯强度的最小值，这可以为电源模块的机械设计带来足够的信心。 如果客户需要，我们还可以根据Weibull分布的sigma0值来定义陶瓷覆铜基板的抗弯强度。
5.结论
抗弯强度是陶瓷材料的关键物理性能，主要受陶瓷材料性能的影响。 通过以上一系列的评价，可以得出结论，陶瓷的抗弯强度与陶瓷的种类、激光的种类、激光的方向、陶瓷的厚度和测量方法有关。 对于陶瓷覆铜基板的抗弯强度，很难**，唯一能鉴定出来的方法是通过收集实际样品的抗弯强度数据，进行威布尔分析或CPK分析来确定。
引文：
1）维基百科：弯曲强度。
2）维基百科：Weibull分布。
3）贺利氏内部实验室测试数据。