Phương pháp kiểm tra chất nền gốm

Hiện tại, việc kiểm tra chính của chất nền gốm hoàn thiện bao gồm kiểm tra trực quan, kiểm tra tính chất cơ học, kiểm tra tính chất nhiệt, kiểm tra tính chất điện, tính chất đóng gói (hiệu suất làm việc) kiểm tra và kiểm tra độ tin cậy.

Kiểm tra ngoại hình

Việc kiểm tra sự xuất hiện của chất nền gốm được thực hiện thường xuyên bằng kính hiển vi thị giác hoặc quang học, chủ yếu bao gồm các vết nứt, lỗ hổng, vết trầy xước trên bề mặt của lớp kim loại, bong tróc, vết bẩn và các khuyết tật chất lượng khác. Ngoài ra, kích thước phác thảo của các chất nền, độ dày của lớp kim loại, warpage (camber) của chất nền và độ chính xác đồ họa của bề mặt chất nền là cần phải được kiểm tra. Đặc biệt đối với việc sử dụng liên kết flip-chip, bao bì mật độ cao, vênh bề mặt thường được yêu cầu nhỏ hơn 0,3% kích thước.

Trong những năm gần đây, với sự phát triển liên tục của công nghệ máy tính và công nghệ xử lý hình ảnh, chi phí lao động sản xuất tiếp tục tăng, hầu hết các nhà sản xuất ngày càng chú ý đến việc áp dụng trí tuệ nhân tạo và công nghệ thị giác máy móc trong việc chuyển đổi và nâng cấp ngành công nghiệp sản xuất , và các phương pháp và thiết bị phát hiện dựa trên tầm nhìn máy đã dần trở thành một phương tiện quan trọng để cải thiện chất lượng sản phẩm và cải thiện năng suất. Do đó, việc áp dụng thiết bị kiểm tra thị lực máy để phát hiện chất nền gốm có thể cải thiện hiệu quả phát hiện và giảm chi phí lao động cho phù hợp.

Kiểm tra tính chất cơ học

Các tính chất cơ học của chất nền gốm chủ yếu đề cập đến lực liên kết của lớp dây kim loại, cho thấy cường độ liên kết giữa lớp kim loại và chất nền gốm, xác định trực tiếp chất lượng của gói thiết bị tiếp theo (cường độ và độ tin cậy, v.v.) . Độ bền liên kết của chất nền gốm được điều chế bằng các phương pháp khác nhau khá khác nhau và các chất nền gốm phẳng được điều chế bằng quá trình nhiệt độ cao (như TPC, DBC, v.v.) thường được kết nối bởi các liên kết hóa học giữa lớp kim loại và chất nền gốm, và Sức mạnh liên kết cao. Trong chất nền gốm được điều chế bằng quá trình nhiệt độ thấp (như chất nền DPC), lực van der Waals và lực cắn cơ học giữa lớp kim loại và chất nền gốm chủ yếu là, và cường độ liên kết thấp.

Phương pháp thử nghiệm cho cường độ luyện kim gốm lên chất nền bao gồm:

1) Phương pháp băng: Băng gần với bề mặt của lớp kim loại và con lăn cao su được cuộn trên đó để loại bỏ các bong bóng trên bề mặt liên kết. Sau 10 giây, kéo băng ra với độ căng vuông góc với lớp kim loại và kiểm tra xem lớp kim loại có được loại bỏ khỏi chất nền hay không. Phương pháp băng là một phương pháp kiểm tra định tính.

2) Phương pháp dây hàn: Chọn một dây kim loại có đường kính 0,5mm hoặc 1,0mm, hàn trực tiếp trên lớp kim loại của chất nền thông qua sự nóng chảy hàn, sau đó đo lực kéo của dây kim loại dọc theo hướng thẳng đứng với độ căng mét.

3) Phương pháp cường độ vỏ: Lớp kim loại trên bề mặt chất nền gốm được khắc (cắt) thành các dải 5 mm ~ 10 mm, sau đó xé ra theo hướng thẳng đứng trên máy kiểm tra cường độ vỏ để kiểm tra cường độ vỏ của nó. Tốc độ tước được yêu cầu là 50mm /phút và tần số đo là 10 lần /s.

Kiểm tra tính chất nhiệt

Các tính chất nhiệt của chất nền gốm chủ yếu bao gồm độ dẫn nhiệt, điện trở nhiệt, hệ số giãn nở nhiệt và điện trở nhiệt. Chất nền gốm chủ yếu đóng vai trò phân tán nhiệt trong bao bì thiết bị, vì vậy độ dẫn nhiệt của nó là một chỉ số kỹ thuật quan trọng. Điện trở nhiệt chủ yếu kiểm tra xem chất nền gốm có bị cong vênh và biến dạng ở nhiệt độ cao hay không, cho dù lớp đường kim loại bề mặt bị oxy hóa và đổi màu, tạo bọt hay phân tách, và liệu bên trong qua lỗ có thất bại hay không.

Độ dẫn nhiệt của chất nền gốm không chỉ liên quan đến độ dẫn nhiệt vật liệu của chất nền gốm (điện trở nhiệt cơ thể), mà còn liên quan chặt chẽ đến liên kết giao diện của vật liệu (điện trở nhiệt tiếp xúc giao diện). Do đó, máy kiểm tra điện trở nhiệt (có thể đo điện trở nhiệt cơ thể và điện trở nhiệt giao diện của cấu trúc nhiều lớp) có thể đánh giá hiệu quả độ dẫn nhiệt của chất nền gốm.

Kiểm tra tính chất điện

Hiệu suất điện của chất nền gốm chủ yếu đề cập đến việc liệu lớp kim loại ở mặt trước và mặt sau của chất nền có dẫn điện hay không (liệu chất lượng của bên trong có tốt không). Do đường kính nhỏ của lỗ qua của chất nền gốm DPC, sẽ có các khiếm khuyết như không được lấp đầy, độ xốp, v.v. ) Nhìn chung có thể được sử dụng để đánh giá chất lượng lỗ của chất nền gốm.

Kiểm tra tính chất đóng gói

Hiệu suất đóng gói của chất nền gốm chủ yếu đề cập đến khả năng hàn và độ kín khí (giới hạn ở chất nền gốm ba chiều). Để cải thiện cường độ liên kết của dây chì, một lớp kim loại có hiệu suất hàn tốt như AU hoặc Ag thường được mạ điện hoặc mạ điện trên bề mặt của lớp kim loại của chất nền gốm (đặc biệt là miếng hàn) để ngăn chặn quá trình oxy hóa và cải thiện chất lượng liên kết của dây dẫn. Khả năng hàn thường được đo bằng máy hàn dây nhôm và máy đo lực căng.

Chip được gắn trên khoang đế bằng gốm 3D và khoang được niêm phong bằng một tấm nắp (kim loại hoặc kính) để nhận ra gói kín của thiết bị. Độ kín không khí của vật liệu đập và vật liệu hàn trực tiếp xác định độ kín khí của gói thiết bị và độ kín khí của chất nền gốm ba chiều được điều chế bằng các phương pháp khác nhau là khác nhau. Chất nền gốm ba chiều chủ yếu được sử dụng để kiểm tra độ căng của không khí của vật liệu và cấu trúc đập, và các phương pháp chính là bong bóng khí flo và máy quang phổ khối helium.

Kiểm tra và phân tích độ tin cậy

Độ tin cậy chủ yếu kiểm tra sự thay đổi hiệu suất của chất nền gốm trong một môi trường cụ thể (nhiệt độ cao, nhiệt độ thấp, độ ẩm cao, bức xạ, ăn mòn, rung tần số cao, v.v.), bao gồm điện trở nhiệt, lưu trữ nhiệt độ cao, chu kỳ nhiệt độ cao, sốc nhiệt, Khả năng chống ăn mòn, kháng ăn mòn, rung tần số cao, v.v ... Các mẫu thất bại có thể được phân tích bằng cách quét kính hiển vi điện tử (SEM) và nhiễu xạ tia X (XRD). Kính hiển vi âm thanh quét (SAM) và máy dò tia X (tia X) đã được sử dụng để phân tích các giao diện hàn và lỗi.