較薄的陶瓷基板(厚度0.25~0.63mm)的抗彎強(qiáng)度測(cè)量尚無(wú)通用指南。目前測(cè)量一般基于標(biāo)準(zhǔn)DIN EN 843-1:2008-08進(jìn)行，該標(biāo)準(zhǔn)描述了樣品的最小厚度為2.0±0.2mm，目前賀利氏公司也是基于這一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抗彎強(qiáng)度的測(cè)試，且使用三點(diǎn)彎曲法基于40 x 20 mm的試樣尺寸進(jìn)行測(cè)試。

Weibull提出的基于最薄弱環(huán)節(jié)失效概念的理論，可以很好地描述陶瓷材料強(qiáng)度的分布特征。其中提到，失效行為是由單一的“缺陷類型”(結(jié)構(gòu)不均勻性)決定的。為了描述強(qiáng)度特征，Weibull選擇了一種特殊形式的極值分布，即后來(lái)以他的名字命名的Weibull分布。

如果分布參數(shù)已知，則載荷與斷裂概率之間有明確的關(guān)系。材料強(qiáng)度的測(cè)量值以失效概率為63.2%(Sigma 0)的強(qiáng)度作為標(biāo)記，Weibull模量m是強(qiáng)度變化的度量。Weibull模量越高，材料越均勻(即“缺陷”在整個(gè)數(shù)據(jù)上分布得越均勻)，強(qiáng)度變化的分布曲線越窄。Weibull模量的值m通?？梢赃_(dá)到10~20之間。

測(cè)量值的分布是陶瓷在失效時(shí)呈現(xiàn)的結(jié)果，用Weibull分布來(lái)描述。

B表示體積V的一個(gè)元件在σ載荷作用下斷裂的概率。Weibull模量m描述了分布的寬度。彎曲強(qiáng)度為Weibull分布在σ₀（Sigma 0）時(shí)的值，見(jiàn)圖1（典型Weibull分布）。

圖1: 典型Weibull分布

三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度測(cè)試是根據(jù)DIN EN 843-12008-08，但由于賀利氏使用的陶瓷較薄，因此樣品尺寸通常小于2.0mm。

圖2是簡(jiǎn)單的測(cè)試模型，兩個(gè)支撐柱支撐測(cè)試樣品，一個(gè)力加載器從頂部施加到測(cè)試樣品中心的壓力。

圖2: 三點(diǎn)抗彎強(qiáng)度測(cè)試

用于三點(diǎn)抗彎強(qiáng)度測(cè)試設(shè)備可以有所不同，但均需滿足如下條件：

測(cè)試至陶瓷破裂，記錄陶瓷破裂時(shí)的加載力，試件的抗彎強(qiáng)度可按下式計(jì)算(圖3)

圖3: 三點(diǎn)抗彎強(qiáng)度計(jì)算公式

圖4: 三點(diǎn)抗彎強(qiáng)度計(jì)算公式

試樣體積越大，測(cè)得的強(qiáng)度值越低，材料失效的概率越大。因此，由于一般四點(diǎn)抗彎強(qiáng)度測(cè)試試樣大于三點(diǎn)抗彎強(qiáng)度測(cè)試試樣，所以四點(diǎn)抗彎測(cè)試的強(qiáng)度值總是低于三點(diǎn)抗彎強(qiáng)度測(cè)試，見(jiàn)圖5。

圖5: 三點(diǎn)、四點(diǎn)抗彎強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果對(duì)比

在三點(diǎn)和四點(diǎn)彎曲測(cè)試中，試樣的制備，特別是試樣邊緣的制備是一個(gè)重要的問(wèn)題。

圖6為上、下兩個(gè)側(cè)面切割的測(cè)試樣品，測(cè)試結(jié)果顯示，激光切割方向?qū)箯潖?qiáng)度測(cè)試影響較大，每個(gè)激光點(diǎn)都會(huì)像錐形槽一樣，明顯降低抗彎強(qiáng)度，見(jiàn)圖6、7。

為了避免激光切割對(duì)彎曲強(qiáng)度測(cè)試的影響，賀利氏公司通常使用激光從頂部進(jìn)行測(cè)試。

圖6:頂部、底部激光切割示意圖

圖7: 激光從頂部、底部切割對(duì)陶瓷抗彎強(qiáng)度測(cè)試的影響

從激光切割的對(duì)比結(jié)果中，我們了解到激光切割在陶瓷表面所形成的激光點(diǎn)也可以對(duì)測(cè)試結(jié)果起到關(guān)鍵作用，不同的激光切割技術(shù)種類可以得到完全不同的激光點(diǎn)形狀。

一般來(lái)說(shuō)，激光種類對(duì)抗彎強(qiáng)度的影響遵循以下規(guī)律: CO₂激光<光纖激光器<HNLT激光（皮秒激光）

圖8: 0.38mm 和 0.63mm Al₂O₃陶瓷抗彎強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果對(duì)比

圖9: 陶瓷抗彎強(qiáng)度

由于陶瓷覆銅基板的陶瓷兩側(cè)都附著有較厚的銅層，因此陶瓷覆銅基板不是一種均一的材料，再加上每個(gè)陶瓷覆銅基板上不同的銅厚度和銅布局設(shè)計(jì)，沒(méi)有一個(gè)通用的方法來(lái)定義陶瓷覆銅基板的通用抗彎強(qiáng)度。

作為復(fù)合材料，由于銅的增強(qiáng)作用，陶瓷覆銅基板的抗彎強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果通常高于裸陶瓷，我們采用普通的Al₂O₃-DBC材料進(jìn)行抗彎強(qiáng)度測(cè)試，并與裸陶瓷的抗彎強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖10、11所示。

圖10: 陶瓷覆銅基板和陶瓷的抗彎強(qiáng)度測(cè)試對(duì)比

圖11: 陶瓷覆銅基板和陶瓷的抗彎強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果

對(duì)于某些客戶，由于特殊的應(yīng)用或封裝要求，確實(shí)需要定義陶瓷覆銅基板的抗彎強(qiáng)度，在這里賀利氏可以根據(jù)以下程序定義陶瓷覆銅基板的抗彎強(qiáng)度。

a)生產(chǎn)3批樣品，每批抽取50件樣品

b)對(duì)這3× 50 = 150件樣品進(jìn)行抗彎強(qiáng)度測(cè)試

c)進(jìn)行Cpk分析(Cpk>2.0)，定義最小抗彎強(qiáng)度值(LSL)。