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陶瓷基板的平整度、平面度、平行度、共面度、翘曲度
平面度不是简单的"平与不平"，而是 量化表面与理想平面的空间偏离程度，其本质是评估基板作为功能载体的几何保真度。在陶瓷基板领域，平面度失控将直接导致：
芯片贴装应力集中（＞10μm偏差引发30%以上剪切力增幅）
真空吸附漏气（＞0.05mm/m平面度导致贴片机抛料率上升）
测量标准深度解读（GB/T 24630.1-2009）
| 核心参数 | 技术内涵 | 工程意义 |
|---|---|---|
| 最大偏差值 | 表面最高点与最低点的极差 | 判定基板是否满足装配硬约束 |
| FLTq（均方根） | 所有测量点偏差的二次均值 | 反映表面波动均匀性，预测长期可靠性 |
| 评定基面 | 最小二乘法拟合的基准平面 | 消除测量坐标系倾斜引入的系统误差 |
第一步，常用最小二乘法来确定理想平面（评定基面）。
第二步，采集陶瓷表面上所有点与理想平面（评定基面）的垂直距离LFD，如下图所示，a1是某点的正局部平面度偏差值，a2是某点的负局部平面度偏差值。
待测表面与理想平面的垂直距离
第三步，计算均方根平面度误差（FLTq）。FLTq数值越小，说明平面度越好。
上式中，LFD为局部平面度偏差，A为平面度要素的表面积。
在电子封装中，如果陶瓷基板表面平面度不佳，可能会影响陶瓷基板表面焊接或者贴装元件的质量，从而导致接触不良或者出现散热不好的问题。
平整度（Smoothness）
平整度是 微观形貌的极限挑战，表征表面在局部区域内（通常≤1mm²）的峰谷波动极限。与平面度的宏观特性不同，平整度直接决定：
薄膜沉积均匀性（Ra＞0.1μm导致介质层击穿电压下降40%）
激光微加工精度（FPD波动±2μm引发光路偏移）
GB/T 6621-2009标准工程化落地
| 核心参数 | 技术本质 | 测量陷阱 |
|---|---|---|
| TIR | 评定区域内最高点与最低点绝对差 | 易受单点异常值干扰（需结合3σ原则滤波） |
| FPD | 焦平面与实测面的最大离焦量 | 光学系统景深补偿误差需＜λ/10（λ=632.8nm） |
第一步，采用最小二乘法确定理想平面（参考面或焦平面）；
第二步，采集区域内任一点与理想平面（参考面或焦平面）的厚度差值f(x,y)；
第三步，计算TIR和FPD值。TIR和FPD数值越小，平面度越佳。
其实，从上述计算过程可以发现，平整度和平面度的表征指标有一定的程度的相似性。还有时候可能会有不同的行业习惯用法，比如，平面度是国际标准中的术语，而平整度可能是更口语化的说法。
平行度（Parallelism）
平行度是 空间定向公差，限定被测表面与基准平面之间允许的 定向波动范围，而非简单的"两平面间距差"。其本质是控制陶瓷基板功能面的 空间姿态一致性，直接影响：
多层堆叠基板的激光通孔对位精度（平行度超差1°导致偏移量＞50μm）
散热模组接触热阻（平行度＞0.05mm/m使界面接触面积下降35%）
ISO 1101标准核心解析
| 关键概念 | 技术内涵 | 工程误判陷阱 |
|---|---|---|
| 基准平面 | 按最小二乘法拟合的参考平面 | 基准选择错误引发±300%测量偏差 |
| 公差带 | 间距为t且平行于基准的两平行平面间区域 | 误将最大-最小值直接等同公差带t |
| 实际应用 | 需标注基准要素（如基准A） | 未标注基准导致工艺管控失效 |
千分表法测量平行度示意图（图源：基恩士）
上图中，a为待测陶瓷基板，b为平台，c (ΔH)是最高测量值与最低测量值之差，即为陶瓷基板的平行度数值。
如果陶瓷基板的上下表面不平行，可能在安装时产生倾斜，进而影响整体组装的精度或者机械稳定性。例如，在多层陶瓷基板中，平行度不好可能导致层间对位不准，影响电路性能。
共面度（Coplanarity）
共面度是 多触点系统的空间协同公差，量化多个独立接触点（如焊球、引脚）与理想平面的 最大空间偏离，直接决定电子组件的互联可靠性。其失效将引发：
BGA焊球虚焊（＞0.15mm共面度导致40%焊点开裂）
高频信号完整性劣化（共面度超差0.1mm使阻抗失配＞15%）
IPC-A-610G标准实战解码
| 参数 | 军工级要求 | 消费级要求 | 测量黑科技 |
|---|---|---|---|
| BGA焊球 | ≤0.10mm | ≤0.15mm | 3D激光共聚焦扫描（0.1μm分辨率） |
| QFN引脚 | ≤0.08mm | ≤0.12mm | 多光谱干涉阵列（128点同步采样） |
| 连接器端子 | ≤0.05mm | ≤0.10mm | 纳米压痕弹性映射技术 |
PGA（左右）和连接器（右）引脚相对陶瓷基板的共面度（图源：基恩士）
一个陶瓷基板可能有多个引脚或接触点，共面度就是这些点是否都处于同一平面上。如果共面度不好，安装时可能会有引脚悬空或者接触不良。例如，CPU插槽的引脚如果共面度差，可能导致接触问题，影响信号传输。
翘曲度（Warpage）
翘曲度是 三维空间内的应力释放表征，描述陶瓷基板在热-机-化耦合场作用下的 非线性形变，其本质是材料各向异性与工艺残余应力的博弈结果。关键影响维度：
高频信号传输：0.1mm翘曲导致传输线阻抗变化＞8%（5G毫米波频段）
散热性能：翘曲度＞0.2%使热界面材料接触热阻上升50%
JESD22-B112标准工程化解构
| 参数 | 技术内涵 | 测量陷阱 |
|---|---|---|
| δ_max/δ_min | 采用四点支撑法消除重力变形影响 | 传统三点支撑引入±15%测量误差 |
| L（对角线） | 按IPC-6012B定义取电气功能区实际对角线 | 误用物理边界导致计算值虚低20% |
| 动态测量 | 需记录升降温过程（速率≤5℃/min） | 快速温变引发热电偶响应滞后失真 |
测量步骤为：将陶瓷基板自由放置在平面上，测量四个角与中心的高度差，按下方公式计算翘曲度：
上式中，δmax和 δmin为最大/最小高度差，L 为基板对角线长度。
陶瓷基板的翘曲度通常要求≤0.1%~0.3%。
简单来说，平面度/平整度关注单一表面是否平；平行度关注两表面的相对平行关系；共面度确保多个表面共面；翘曲度表征陶瓷基板的整体变形。
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