U procesu elektroničkog pakiranja, keramičke podloge su ključne komponente. Smanjenje stope kvarova na keramičkim podlogama od velike je važnosti za poboljšanje kvalitete elektroničkih uređaja. Međutim, trenutačno ne postoje nacionalni ili industrijski standardi za ispitivanje učinkovitosti keramičke podloge, što predstavlja određene poteškoće za proizvodnju poduzeća i promociju proizvoda.
Trenutačno glavni pokazatelji učinka uključuju izgled supstrata, mehanička svojstva, toplinska svojstva, električna svojstva, performanse pakiranja (radne performanse) i pouzdanost.
Pregled izgleda
Provjera izgleda keramičke podloge općenito koristi vizualni pregled ili optičku mikroskopiju. Stavke pregleda uključuju ima li keramička podloga pukotina ili šupljina te ima li površina metalnog sloja ogrebotina, ljuštenja ili mrlja. Osim toga, dimenzije keramičke podloge, debljina metalnog sloja, ravnost površine (iskrivljenost) podloge i točnost uzorka površine podloge važni su aspekti koji zahtijevaju pažljivu inspekciju. Posebno za flip-chip i pakiranja visoke-gustoće, površinska ravnost obično mora biti manja od 0,3%.
Posljednjih godina, uz kontinuirani razvoj računalne tehnologije i tehnologije obrade slike te sve veće troškove rada za poduzeća, tvrtke se sve više fokusiraju na primjenu tehnologije umjetne inteligencije i strojnog vida u transformaciji i nadogradnji proizvodnje. Metode i oprema-detekcije temeljene na strojnom vidu postupno postaju važno sredstvo za poboljšanje kvalitete proizvoda i povećanje prinosa. Stoga primjena opreme za detekciju strojnog vida za pregled keramičkih podloga može poboljšati učinkovitost detekcije, smanjiti troškove rada i ima dobru vrijednost primjene.
Ispitivanje mehaničkih performansi
Mehanička svojstva keramičkih podloga uglavnom se odnose na čvrstoću lijepljenja sloja metalnog kruga, što predstavlja čvrstoću prianjanja između metalnog sloja i keramičke podloge, te izravno određuje kvalitetu naknadnog pakiranja uređaja (čvrstoća lijepljenja i pouzdanost matrice, itd.). Snaga lijepljenja keramičkih podloga pripremljenih različitim metodama znatno varira. Planarne keramičke podloge pripremljene korištenjem visoko{3}}temperaturnih procesa (kao što su TPC, DBC, itd.) imaju veću čvrstoću lijepljenja jer su metalni sloj i keramička podloga povezani kemijskim vezama. Međutim, keramičke podloge pripremljene upotrebom postupaka na niskim-temperaturama (kao što su DPC podloge) uglavnom se oslanjaju na van der Waalsove sile i mehaničko međusobno blokiranje, što rezultira nižom snagom lijepljenja.
Metode ispitivanja čvrstoće metalizacije keramičkih podloga uključuju:
[Slika]
Shematski dijagram ispitivanja smične čvrstoće/ispitivanja vlačne čvrstoće
(1) Metoda trake: Komad trake je čvrsto pričvršćen na površinu metalnog sloja, a gumeni valjak se koristi za kotrljanje preko nje kako bi se uklonili mjehurići zraka unutar površine za lijepljenje. Nakon 10 sekundi primjenjuje se sila okomita na metalni sloj za odljepljivanje trake i provjerava se odvaja li se metalni sloj od podloge. Test vrpcom je kvalitativna metoda testiranja.
(2) Metoda spajanja žice: Odabere se metalna žica promjera 0,5 mm ili 1,0 mm i izravno zavari na metalni sloj podloge taljenjem lema. Zatim se mjerač sile koristi za mjerenje sile izvlačenja metalne žice u okomitom smjeru.
(3) Metoda čvrstoće na ljuštenje: metalni sloj na površini keramičke podloge je ugraviran (rezan) u trake duljine 5 mm do 10 mm, a zatim se odvaja u okomitom smjeru pomoću uređaja za ispitivanje čvrstoće na ljuštenje kako bi se izmjerila njegova čvrstoća na ljuštenje. Brzina ljuštenja mora biti 50 mm/min, a učestalost mjerenja 10 puta/s.
Toplinska izvedba
Toplinska svojstva keramičkih podloga uglavnom uključuju toplinsku vodljivost, otpornost na toplinu, koeficijent toplinske ekspanzije i toplinsku otpornost. Keramičke podloge uglavnom igraju ulogu disipacije topline u pakiranju uređaja, tako da je njihova toplinska vodljivost važan tehnički pokazatelj; Otpornost na toplinu uglavnom provjerava hoće li se keramička podloga iskriviti ili deformirati na visokim temperaturama, hoće li površinski sloj metalnog kruga oksidirati, promijeniti boju, nastati mjehurići ili se raslojiti te hoće li unutarnji-rupe pokvariti.
Karakteristike toplinske vodljivosti keramičkih podloga nisu samo povezane s toplinskom vodljivošću materijala keramičke podloge (toplinska otpornost mase), već su također usko povezane s ljepljenjem sučelja materijala (toplinski otpor kontakta sučelja). Stoga, upotrebom uređaja za ispitivanje toplinske otpornosti (koji može mjeriti toplinsku otpornost mase i toplinsku otpornost sučelja više-slojnih struktura) može se učinkovito procijeniti izvedba toplinske vodljivosti keramičkih podloga.
Električna izvedba
Električna izvedba keramičkih podloga uglavnom se odnosi na to jesu li metalni slojevi na prednjoj i stražnjoj strani podloge vodljivi (jesu li unutarnje kvalitete otvora dobre). Zbog malog promjera prolaznih -rupa u DPC keramičkim podlogama, tijekom galvanizacije mogu se pojaviti nedostaci kao što su nepotpuno punjenje i zračne šupljine. Općenito, tester rendgenskih zraka (kvalitativno, brzo) i tester leteće sonde (kvantitativno, jeftino) mogu se koristiti za procjenu kvalitete prolaznih-rupa u keramičkim podlogama.
Izvedba pakiranja
Učinkovitost pakiranja keramičkih podloga uglavnom se odnosi na sposobnost lemljenja i nepropusnost za zrak (ograničeno na tro-dimenzionalne keramičke podloge). Kako bi se poboljšala čvrstoća spajanja žice, sloj Au ili Ag ili drugih metala s dobrim svojstvima zavarivanja općenito se galvanizira ili kemijski nanosi na površinu metalnog sloja keramičke podloge (osobito jastučića) kako bi se spriječila oksidacija i poboljšala kvaliteta spajanja žice. Lemljivost se općenito mjeri pomoću stroja za lijepljenje aluminijske žice i uređaja za ispitivanje rastezanja.
Čip je postavljen u šupljinu tro-dimenzionalne keramičke podloge, a šupljina je zapečaćena pokrovnom pločom (metalnom ili staklenom) kako bi se postiglo hermetičko pakiranje uređaja. Hermetičnost materijala brane i materijala za zavarivanje izravno određuje hermetičnost pakiranja uređaja, a hermetičnost tro-dimenzionalnih keramičkih podloga pripremljenih različitim metodama varira u određenoj mjeri. Glavna ispitivanja tro-dimenzionalnih keramičkih supstrata usmjerena su na hermetičnost materijala i strukture brane, primarno koristeći metodu mjehurića fluorougljikovog ulja i metodu masenog spektrometra helija.