U procesu elektronskog pakovanja, keramičke podloge su kritične komponente. Smanjenje stope kvarova na keramičkim podlogama je od velikog značaja za poboljšanje kvaliteta elektronskih uređaja. Međutim, trenutno ne postoje nacionalni ili industrijski standardi za ispitivanje performansi keramičkih podloga, što predstavlja određene poteškoće za proizvodnju i promociju proizvoda u preduzeću.
Trenutno, glavni pokazatelji performansi uključuju izgled podloge, mehanička svojstva, termička svojstva, električna svojstva, performanse pakovanja (radne performanse) i pouzdanost.
Inspekcija izgleda
Provjera izgleda keramičke podloge općenito koristi vizualnu inspekciju ili optičku mikroskopiju. Stavke inspekcije uključuju da li keramička podloga ima pukotine ili šupljine i da li površina metalnog sloja ima ogrebotine, ljuštenje ili mrlje. Osim toga, dimenzije keramičke podloge, debljina metalnog sloja, ravnost površine (iskrivljenost) podloge i tačnost površinskog uzorka podloge su važni aspekti koji zahtijevaju pažljivu inspekciju. Posebno za flip{3}}pakovanje i ambalažu velike gustine{4}}, ravnina površine je općenito potrebna da bude manja od 0,3%.
Posljednjih godina, s kontinuiranim razvojem računarske tehnologije i tehnologije obrade slike, te rastućim troškovima rada za poduzeća, kompanije se sve više fokusiraju na primjenu tehnologija umjetne inteligencije i strojnog vida u transformaciji i nadogradnji proizvodnje. Metode i oprema za detekciju zasnovane na mašinskom vidu{1}} postepeno postaju važno sredstvo za poboljšanje kvaliteta proizvoda i povećanje prinosa. Stoga, primjena opreme za detekciju mašinskog vida na inspekciju keramičkih podloga može poboljšati efikasnost detekcije, smanjiti troškove rada i imati dobru vrijednost primjene.
Ispitivanje mehaničkih performansi
Mehanička svojstva keramičkih podloga uglavnom se odnose na čvrstoću vezivanja sloja metalnog kola, koja predstavlja čvrstoću prianjanja između metalnog sloja i keramičke podloge, te direktno određuje kvalitetu naknadnog pakiranja uređaja (snaga spajanja i pouzdanost matrice, itd.). Čvrstoća vezivanja keramičkih podloga pripremljenih različitim metodama značajno varira. Planarne keramičke podloge pripremljene primjenom visoko{3}}temperaturnih procesa (kao što su TPC, DBC, itd.) imaju veću čvrstoću vezivanja jer su metalni sloj i keramička podloga povezani hemijskim vezama. Međutim, keramičke podloge pripremljene primjenom procesa niskih{6}}temperatura (kao što su DPC supstrati) uglavnom se oslanjaju na van der Waalsove sile i mehaničko spajanje, što rezultira manjom čvrstoćom vezivanja.
Metode ispitivanja čvrstoće metalizacije keramičkih podloga uključuju:
[slika]
Šematski dijagram ispitivanja čvrstoće na smicanje/ispitivanja vlačne čvrstoće
(1) Metoda trake: Komad trake je čvrsto pričvršćen za površinu metalnog sloja, a gumeni valjak se koristi za prevrtanje preko njega kako bi se uklonili mjehurići zraka unutar površine za lijepljenje. Nakon 10 sekundi primjenjuje se sila okomita na metalni sloj da se traka odlijepi, te se provjerava da li se metalni sloj odlijepi od podloge. Test trakom je kvalitativna metoda ispitivanja.
(2) Metoda spajanja žice: Odabire se metalna žica prečnika 0,5 mm ili 1,0 mm i direktno zavaruje na metalni sloj podloge topljenjem lema. Zatim se mjerač sile koristi za mjerenje sile povlačenja-odvojne sile metalne žice u vertikalnom smjeru.
(3) Metoda čvrstoće ljuštenja: Metalni sloj na površini keramičke podloge je urezan (rezan) u trake dužine od 5 mm do 10 mm, a zatim se oljušti u vertikalnom smjeru pomoću testera čvrstoće ljuštenja kako bi se izmjerila njegova čvrstoća na ljuštenje. Brzina ljuštenja treba biti 50 mm/min, a frekvencija mjerenja 10 puta/s.
Thermal Performance
Toplinske karakteristike keramičkih podloga uglavnom uključuju toplinsku provodljivost, otpornost na toplinu, koeficijent toplinskog širenja i toplinsku otpornost. Keramičke podloge uglavnom igraju ulogu odvođenja toplote u pakovanju uređaja, tako da je njihova toplotna provodljivost važan tehnički pokazatelj; otpornost na toplinu uglavnom ispituje da li se keramička podloga iskrivljuje ili deformira na visokim temperaturama, da li površinski metalni sloj oksidira, mijenja boju, stvara plikove ili se raslojava, i da li unutrašnje rupe ne rade.
Karakteristike toplotne provodljivosti keramičkih supstrata nisu povezane samo sa toplotnom provodljivošću materijala keramičke podloge (veliki toplotni otpor), već su usko povezane i sa povezivanjem na interfejsu materijala (termička otpornost na kontaktu sučelja). Zbog toga, korištenjem testera termičke otpornosti (koji može mjeriti toplinsku otpornost i toplinsku otpornost interfejsa višeslojnih struktura) može se efikasno procijeniti performanse toplotne provodljivosti keramičkih podloga.
Električne performanse
Električne performanse keramičkih podloga uglavnom se odnose na to da li su metalni slojevi na prednjoj i stražnjoj strani podloge provodljivi (da li je kvalitet unutrašnjeg{0}}otvora dobar). Zbog malog promjera prolaznih-otvora u DPC keramičkim podlogama, tokom galvanizacije mogu nastati defekti kao što su nepotpuno punjenje i zračne šupljine. Generalno, rendgenski tester (kvalitativni, brzi) i tester leteće sonde (kvantitativni, jeftin) mogu se koristiti za procjenu kvaliteta prolaznih{5}}rupa u keramičkim podlogama.
Performanse pakovanja
Performanse pakovanja keramičkih podloga uglavnom se odnose na lemljivost i hermetičnost (ograničeno na trodimenzionalne keramičke podloge). Kako bi se poboljšala čvrstoća veze žice, sloj Au ili Ag ili drugih metala s dobrim svojstvima zavarivanja općenito se galvanizirao ili kemijski obložio na površini metalnog sloja keramičke podloge (posebno jastučića) kako bi se spriječila oksidacija i poboljšao kvalitet veze žice. Lemljivost se općenito mjeri pomoću mašine za spajanje aluminijske žice i testera zatezanja.
Čip se montira u šupljinu trodimenzionalne keramičke podloge, a šupljina je zapečaćena pokrovnom pločom (metalnom ili staklenom) kako bi se postiglo hermetičko pakovanje uređaja. Hermetičnost materijala brane i materijala za zavarivanje direktno određuje hermetičnost ambalaže uređaja, a hermetičnost trodimenzionalnih keramičkih podloga pripremljenih različitim metodama u određenoj mjeri varira. Glavni testovi za trodimenzionalne keramičke podloge fokusiraju se na hermetičnost materijala i strukture brane, prvenstveno koristeći metodu fluorougljičnog ulja i metodu masenog spektrometra na heliju.