En el procés d'embalatge electrònic, els substrats ceràmics són components crítics. Reduir la taxa de defectes dels substrats ceràmics és de gran importància per millorar la qualitat dels dispositius electrònics. No obstant això, actualment no hi ha estàndards nacionals o industrials per a les proves de rendiment del substrat ceràmic, cosa que suposa certes dificultats per a la producció empresarial i la promoció del producte.
Actualment, els principals indicadors de rendiment inclouen l'aspecte del substrat, les propietats mecàniques, les propietats tèrmiques, les propietats elèctriques, el rendiment de l'embalatge (rendiment de treball) i la fiabilitat.
Inspecció d'aparença
La inspecció de l'aspecte del substrat ceràmic utilitza generalment la inspecció visual o la microscòpia òptica. Els elements d'inspecció inclouen si el substrat ceràmic té esquerdes o buits, i si la superfície de la capa metàl·lica té rascades, pelades o taques. A més, les dimensions del substrat ceràmic, el gruix de la capa metàl·lica, la planitud superficial (deformació) del substrat i la precisió del patró de la superfície del substrat són aspectes importants que requereixen una inspecció acurada. Especialment per a envasos-xips i envasos d'alta-densitat, generalment es requereix que la planitud de la superfície sigui inferior al 0,3%.
En els darrers anys, amb el desenvolupament continu de la tecnologia informàtica i la tecnologia de processament d'imatges, i l'augment dels costos laborals de les empreses, les empreses es centren cada cop més en l'aplicació de tecnologies d'intel·ligència artificial i visió artificial en la transformació i actualització de la fabricació. Els mètodes i equips de detecció basats en la visió artificial-s'estan convertint gradualment en un mitjà important per millorar la qualitat del producte i augmentar el rendiment. Per tant, l'aplicació d'equips de detecció de visió artificial a la inspecció de substrats ceràmics pot millorar l'eficiència de detecció, reduir els costos laborals i tenir un bon valor d'aplicació.
Assajos de rendiment mecànic
Les propietats mecàniques dels substrats ceràmics es refereixen principalment a la força d'unió de la capa del circuit metàl·lic, que representa la força d'adhesió entre la capa metàl·lica i el substrat ceràmic, i determina directament la qualitat de l'embalatge posterior del dispositiu (resistència i fiabilitat d'unió de la matriu, etc.). La força d'unió dels substrats ceràmics preparats per diferents mètodes varia considerablement. Els substrats ceràmics planars preparats mitjançant processos d'alta-temperatura (com ara TPC, DBC, etc.) tenen una força d'unió més alta perquè la capa metàl·lica i el substrat ceràmic estan connectats per enllaços químics. Tanmateix, els substrats ceràmics preparats mitjançant processos de baixa -temperatura (com els substrats DPC) depenen principalment de les forces de Van der Waals i de l'enclavament mecànic, donant lloc a una menor força d'unió.
Els mètodes de prova per a la resistència a la metal·lització de substrats ceràmics inclouen:
[Imatge]
Diagrama esquemàtic de la prova de resistència a tall/assaig de resistència a la tracció
(1) Mètode de cinta: un tros de cinta està fermament subjectat a la superfície de la capa metàl·lica i s'utilitza un corró de goma per rodar-hi per eliminar les bombolles d'aire de la superfície d'unió. Després de 10 segons, s'aplica una força perpendicular a la capa metàl·lica per treure la cinta i es comprova si la capa metàl·lica es desprèn del substrat. La prova de cinta és un mètode de prova qualitatiu.
(2) Mètode d'unió de filferro: es selecciona un cable metàl·lic amb un diàmetre de 0,5 mm o 1,0 mm i es solda directament a la capa metàl·lica del substrat mitjançant soldadura de fusió. Aleshores, s'utilitza un mesurador de força per mesurar la força d'extracció-del cable metàl·lic en direcció vertical.
(3) Mètode de resistència a la pela: la capa metàl·lica de la superfície del substrat ceràmic es grava (talla) en tires de 5 mm a 10 mm de llarg, i després es desenganxa en direcció vertical amb un provador de resistència a la pela per mesurar la seva força. La velocitat de pelat ha de ser de 50 mm/min i la freqüència de mesura és de 10 vegades/s.
Rendiment tèrmic
El rendiment tèrmic dels substrats ceràmics inclou principalment la conductivitat tèrmica, la resistència a la calor, el coeficient d'expansió tèrmica i la resistència tèrmica. Els substrats ceràmics tenen principalment un paper de dissipació de calor en l'embalatge del dispositiu, de manera que la seva conductivitat tèrmica és un indicador tècnic important; La resistència a la calor prova principalment si el substrat ceràmic es deforma o es deforma a altes temperatures, si la capa del circuit metàl·lic de la superfície s'oxida, es decolora, ampolla o es deslamina i si els-forats interns fallen.
Les característiques de conductivitat tèrmica dels substrats ceràmics no només estan relacionades amb la conductivitat tèrmica del material del substrat ceràmic (resistència tèrmica a granel), sinó que també estan estretament relacionades amb la unió de la interfície del material (resistència tèrmica de contacte de la interfície). Per tant, l'ús d'un tester de resistència tèrmica (que pot mesurar la resistència tèrmica a granel i la resistència tèrmica de la interfície d'estructures multi-capes) pot avaluar eficaçment el rendiment de conductivitat tèrmica dels substrats ceràmics.
Rendiment elèctric
El rendiment elèctric dels substrats ceràmics es refereix principalment a si les capes metàl·liques de la part frontal i posterior del substrat són conductores (si la qualitat interna del-forat passant és bona). A causa del petit diàmetre dels-forats passants dels substrats ceràmics DPC, es poden produir defectes com ara un farciment incomplet i buits d'aire durant la galvanoplastia. En general, es pot utilitzar un provador de raigs X-(qualitatiu, ràpid) i un provador de sondes voladores (quantitatiu, barat) per avaluar la qualitat dels-forats passants en substrats ceràmics.
Rendiment de l'embalatge
El rendiment d'embalatge dels substrats ceràmics es refereix principalment a la soldabilitat i l'estanquitat a l'aire (limitat a substrats ceràmics tridimensionals). Per millorar la força d'unió del filferro, una capa d'Au o Ag o d'altres metalls amb bones propietats de soldadura generalment es galvanitza o es reemplaça químicament a la superfície de la capa metàl·lica del substrat ceràmic (especialment els coixinets) per evitar l'oxidació i millorar la qualitat d'unió del filferro. La soldabilitat es mesura generalment mitjançant una màquina d'unió de filferro d'alumini i un provador de tracció.
El xip es munta a la cavitat d'un substrat ceràmic tridimensional i la cavitat es segella amb una placa de coberta (metall o vidre) per aconseguir un empaquetat hermètic del dispositiu. L'hermeticitat del material de la presa i del material de soldadura determina directament l'hermeticitat de l'embalatge del dispositiu, i l'hermeticitat dels substrats ceràmics tridimensionals preparats per diferents mètodes varia fins a cert punt. Les proves principals per a substrats ceràmics tridimensionals se centren en l'hermeticitat del material i l'estructura de la presa, utilitzant principalment el mètode de la bombolla d'oli de fluorocarboni i el mètode de l'espectròmetre de masses d'heli.