Στη διαδικασία ηλεκτρονικής συσκευασίας, τα κεραμικά υποστρώματα είναι κρίσιμα συστατικά. Η μείωση του ποσοστού ελαττωμάτων των κεραμικών υποστρωμάτων έχει μεγάλη σημασία για τη βελτίωση της ποιότητας των ηλεκτρονικών συσκευών. Ωστόσο, επί του παρόντος δεν υπάρχουν εθνικά ή βιομηχανικά πρότυπα για τις δοκιμές απόδοσης κεραμικού υποστρώματος, γεγονός που δημιουργεί ορισμένες δυσκολίες για την παραγωγή της επιχείρησης και την προώθηση προϊόντων.
Επί του παρόντος, οι κύριοι δείκτες απόδοσης περιλαμβάνουν την εμφάνιση του υποστρώματος, τις μηχανικές ιδιότητες, τις θερμικές ιδιότητες, τις ηλεκτρικές ιδιότητες, την απόδοση συσκευασίας (απόδοση εργασίας) και την αξιοπιστία.
Επιθεώρηση εμφάνισης
Η επιθεώρηση εμφάνισης του κεραμικού υποστρώματος χρησιμοποιεί γενικά οπτική επιθεώρηση ή οπτική μικροσκοπία. Τα στοιχεία επιθεώρησης περιλαμβάνουν εάν το κεραμικό υπόστρωμα έχει ρωγμές ή κενά και εάν η επιφάνεια του μεταλλικού στρώματος έχει γρατσουνιές, ξεφλούδισμα ή λεκέδες. Επιπλέον, οι διαστάσεις του κεραμικού υποστρώματος, το πάχος του μεταλλικού στρώματος, η επιπεδότητα της επιφάνειας (στρέβλωση) του υποστρώματος και η ακρίβεια του σχεδίου επιφάνειας του υποστρώματος είναι όλα σημαντικά στοιχεία που απαιτούν προσεκτική επιθεώρηση. Ειδικά για αναδιπλούμενες-τσίπες και συσκευασίες υψηλής-πυκνότητας, η επιπεδότητα της επιφάνειας απαιτείται γενικά να είναι μικρότερη από 0,3%.
Τα τελευταία χρόνια, με τη συνεχή ανάπτυξη της τεχνολογίας υπολογιστών και της τεχνολογίας επεξεργασίας εικόνας, και το αυξανόμενο κόστος εργασίας για τις επιχειρήσεις, οι εταιρείες εστιάζουν όλο και περισσότερο στην εφαρμογή τεχνολογιών τεχνητής νοημοσύνης και μηχανικής όρασης στον μετασχηματισμό και την αναβάθμιση της κατασκευής. Οι μέθοδοι και ο εξοπλισμός ανίχνευσης που βασίζονται σε{1}}μηχανική όραση γίνονται σταδιακά σημαντικό μέσο για τη βελτίωση της ποιότητας των προϊόντων και την αύξηση της απόδοσης. Επομένως, η εφαρμογή εξοπλισμού ανίχνευσης μηχανικής όρασης στην επιθεώρηση κεραμικών υποστρωμάτων μπορεί να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα ανίχνευσης, να μειώσει το κόστος εργασίας και να έχει καλή αξία εφαρμογής.
Δοκιμή Μηχανικής Απόδοσης
Οι μηχανικές ιδιότητες των κεραμικών υποστρωμάτων αναφέρονται κυρίως στην αντοχή συγκόλλησης της στρώσης μεταλλικού κυκλώματος, η οποία αντιπροσωπεύει την αντοχή πρόσφυσης μεταξύ της μεταλλικής στρώσης και του κεραμικού υποστρώματος και καθορίζει άμεσα την ποιότητα της επόμενης συσκευασίας της συσκευής (αντοχή και αξιοπιστία συγκόλλησης μήτρας κ.λπ.). Η αντοχή συγκόλλησης των κεραμικών υποστρωμάτων που παρασκευάζονται με διαφορετικές μεθόδους ποικίλλει σημαντικά. Επίπεδα κεραμικά υποστρώματα που παρασκευάζονται με διεργασίες υψηλής θερμοκρασίας (όπως TPC, DBC, κ.λπ.) έχουν υψηλότερη αντοχή συγκόλλησης επειδή το μεταλλικό στρώμα και το κεραμικό υπόστρωμα συνδέονται με χημικούς δεσμούς. Ωστόσο, τα κεραμικά υποστρώματα που παρασκευάζονται με τη χρήση διεργασιών χαμηλής{{6} θερμοκρασίας (όπως τα υποστρώματα DPC) βασίζονται κυρίως στις δυνάμεις van der Waals και στη μηχανική αλληλοσύνδεση, με αποτέλεσμα χαμηλότερη αντοχή συγκόλλησης.
Οι μέθοδοι δοκιμής για την αντοχή της επιμετάλλωσης κεραμικών υποστρωμάτων περιλαμβάνουν:
[Εικών]
Σχηματικό διάγραμμα δοκιμής διατμητικής αντοχής/δοκιμής αντοχής σε εφελκυσμό
(1) Μέθοδος ταινίας: Ένα κομμάτι ταινίας στερεώνεται σταθερά στην επιφάνεια του μεταλλικού στρώματος και χρησιμοποιείται ένας ελαστικός κύλινδρος για να κυλήσει πάνω του για να αφαιρέσει τις φυσαλίδες αέρα μέσα στην επιφάνεια συγκόλλησης. Μετά από 10 δευτερόλεπτα, εφαρμόζεται μια δύναμη κάθετη στο μεταλλικό στρώμα για να ξεκολλήσει η ταινία και ελέγχεται εάν το μεταλλικό στρώμα ξεκολλάει από το υπόστρωμα. Η δοκιμή ταινίας είναι μια ποιοτική μέθοδος δοκιμής.
(2) Μέθοδος συγκόλλησης σύρματος: Επιλέγεται ένα μεταλλικό σύρμα με διάμετρο 0,5 mm ή 1,0 mm και συγκολλάται απευθείας στο μεταλλικό στρώμα του υποστρώματος με τήξη συγκόλλησης. Στη συνέχεια, χρησιμοποιείται ένα μανόμετρο για τη μέτρηση της δύναμης έλξης-του μεταλλικού σύρματος στην κατακόρυφη κατεύθυνση.
(3) Μέθοδος αντοχής αποκόλλησης: Το μεταλλικό στρώμα στην επιφάνεια του κεραμικού υποστρώματος χαράσσεται (κόβεται) σε λωρίδες μήκους 5 mm έως 10 mm και στη συνέχεια ξεφλουδίζεται στην κατακόρυφη κατεύθυνση χρησιμοποιώντας έναν ελεγκτή αντοχής αποφλοίωσης για τη μέτρηση της αντοχής του στο φλοιό. Η ταχύτητα αποφλοίωσης απαιτείται να είναι 50 mm/min και η συχνότητα μέτρησης είναι 10 φορές/s.
Θερμική Απόδοση
Η θερμική απόδοση των κεραμικών υποστρωμάτων περιλαμβάνει κυρίως θερμική αγωγιμότητα, αντίσταση στη θερμότητα, συντελεστή θερμικής διαστολής και θερμική αντίσταση. Τα κεραμικά υποστρώματα παίζουν κυρίως ρόλο απαγωγής θερμότητας στη συσκευασία των συσκευών, επομένως η θερμική τους αγωγιμότητα είναι ένας σημαντικός τεχνικός δείκτης. Η αντίσταση στη θερμότητα ελέγχει κυρίως εάν το κεραμικό υπόστρωμα παραμορφώνεται ή παραμορφώνεται σε υψηλές θερμοκρασίες, εάν το επιφανειακό μεταλλικό στρώμα κυκλώματος οξειδώνεται, αποχρωματίζεται, σχηματίζει φουσκάλες ή αποκολλάται και εάν οι εσωτερικές διαμπερείς οπές αποτυγχάνουν.
Τα χαρακτηριστικά θερμικής αγωγιμότητας των κεραμικών υποστρωμάτων δεν σχετίζονται μόνο με τη θερμική αγωγιμότητα του υλικού του κεραμικού υποστρώματος (χύδην θερμική αντίσταση), αλλά επίσης συνδέονται στενά με τη σύνδεση της διεπαφής υλικού (θερμική αντίσταση επαφής διεπαφής). Επομένως, η χρήση ενός ελεγκτή θερμικής αντίστασης (που μπορεί να μετρήσει τη μαζική θερμική αντίσταση και τη θερμική αντίσταση διεπαφής δομών πολλαπλών{1}}στρώσεων) μπορεί να αξιολογήσει αποτελεσματικά την απόδοση θερμικής αγωγιμότητας των κεραμικών υποστρωμάτων.
Ηλεκτρική Απόδοση
Η ηλεκτρική απόδοση των κεραμικών υποστρωμάτων αναφέρεται κυρίως στο εάν τα μεταλλικά στρώματα στην μπροστινή και την πίσω πλευρά του υποστρώματος είναι αγώγιμα (αν η ποιότητα της εσωτερικής-διαμπερής οπής είναι καλή). Λόγω της μικρής διαμέτρου των διαμπερών οπών στα κεραμικά υποστρώματα DPC, μπορεί να προκύψουν ελαττώματα όπως ατελές γέμισμα και κενά αέρα κατά την ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση. Γενικά, ένας ελεγκτής ακτίνων Χ (ποιοτικό, γρήγορο) και ένας ιπτάμενος ανιχνευτής (ποσοτικός, φθηνός) μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αξιολόγηση της ποιότητας των διαμπερών οπών σε κεραμικά υποστρώματα.
Απόδοση συσκευασίας
Η απόδοση της συσκευασίας των κεραμικών υποστρωμάτων αναφέρεται κυρίως στη συγκολλησιμότητα και την αεροστεγανότητα (περιορίζεται σε κεραμικά υποστρώματα τρισδιάστατων-). Για να βελτιωθεί η αντοχή του σύρματος, ένα στρώμα από Au ή Ag ή άλλα μέταλλα με καλές ιδιότητες συγκόλλησης επιμεταλλώνεται γενικά ή επιμεταλλώνεται χημικά στην επιφάνεια του μεταλλικού στρώματος του κεραμικού υποστρώματος (ειδικά τα τακάκια) για να αποτραπεί η οξείδωση και να βελτιωθεί η ποιότητα της συγκόλλησης του σύρματος. Η ικανότητα συγκόλλησης μετριέται γενικά χρησιμοποιώντας μια μηχανή συγκόλλησης σύρματος αλουμινίου και έναν ελεγκτή εφελκυσμού.
Το τσιπ είναι τοποθετημένο στην κοιλότητα ενός-τρισδιάστατου κεραμικού υποστρώματος και η κοιλότητα σφραγίζεται με μια πλάκα κάλυψης (μεταλλική ή γυάλινη) για να επιτευχθεί ερμητική συσκευασία της συσκευής. Η ερμητικότητα του υλικού του φράγματος και του υλικού συγκόλλησης καθορίζει άμεσα την ερμητικότητα της συσκευασίας της συσκευής και η ερμητικότητα των τρισδιάστατων κεραμικών υποστρωμάτων που παρασκευάζονται με διαφορετικές μεθόδους ποικίλλει σε κάποιο βαθμό. Οι κύριες δοκιμές για τρισδιάστατα κεραμικά υποστρώματα εστιάζονται στην ερμητικότητα του υλικού και της δομής του φράγματος, χρησιμοποιώντας κυρίως τη μέθοδο φυσαλίδων λαδιού φθοράνθρακα και τη μέθοδο φασματόμετρου μάζας ηλίου.